JP4279866B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Description

内燃機関の失火検出装置に関し、特に機関回転速度に応じた回転速度パラメータに基づいて失火を判定するものに関する。

機関回転速度に応じた回転速度パラメータに基づいて失火判定を行う場合、回転速度パラメータが、機関の燃焼による変動以外の要因で変動すると、誤判定を招く。例えば機関回転速度が例えば５０００ｒｐｍを超えるような高回転領域では、機関のクランク軸の捩れによる回転変動が大きくなることがあり、回転速度パラメータに基づく失火判定において、誤判定が発生し易い。

特許文献１には、このクランク軸の捩れの影響を排除する手法が示されている。具体的には、クランク軸の捩れの影響を排除するための補正係数が、機関回転速度及び負荷に応じて予め算出され、マップとして記憶される。そして、通常の機関運転中は、回転速度及び負荷に応じてマップを検索して補正係数が求められ、検出される回転速度パラメータが補正される。

特開平７−１５１００９号公報

上記特許文献１に示された手法では、予め実験的に補正係数を求めてマップを作成する必要があり、マップ作成のための工数が必要となる。また、クランク軸の捩れによる回転変動は、周囲温度に依存して大きく変化する。したがって、正確な補正を行うためには、機関回転速度及び負荷だけでなく、周囲温度に応じた補正も必要となり、完全な補正を行うことは非常に困難である。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、より簡便な手法で、クランク軸の捩れの影響を排除し、正確な失火判定を行うことができる、内燃機関の失火検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータ（ＣＲＭＥ）を検出する回転速度パラメータ検出手段を備え、検出される回転速度パラメータに基づいて前記機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置において、検出される回転速度パラメータ（ＣＲＭＥ）について、前記機関のクランク軸の捩れに起因する周波数成分が選択的に除去されるように、サンプル数ＮＴＤＣで移動平均化演算を行い、平均化速度パラメータ（ＯＭＧ，ＣＲＭＥＭ）を算出する移動平均化手段と、前記平均化速度パラメータの基準値（ＯＭＧＲ((k-1)NTDC)，ＣＲＭＥＲ((k-1)NTDC)）を算出する基準値算出手段と、前記基準値（ＯＭＧＲ((k-1)NTDC)，ＣＲＭＥＲ((k-1)NTDC)）と所定クランク角度毎に検出される回転速度パラメータに対応する前記平均化速度パラメータ（ＯＭＧＲ，ＣＲＭＥＲ）との偏差を相対速度パラメータ（ＯＭＧＲＥＦ，ＣＲＭＥＲＥＦ）として算出する相対速度パラメータ算出手段と、前記相対速度パラメータの積算値（ＭＦＪＵＤ，ＭＦＪＵＤｂ）を算出する積算値算出手段と、前記積算値に基づいて失火判定を行う失火判定手段とを備え、前記サンプル数ＮＴＤＣは、下記式で与えられることを特徴とする：
ＮＴＤＣ＝７２０／（Ｎ・Ｄθ）
Ｎは、前記機関の気筒数であり、Ｄθは、前記回転速度パラメータのサンプリング角度周期（度）である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置において、前記基準値（ＯＭＧＲ((k-1)NTDC)，ＣＲＭＥＲ((k-1)NTDC)）は、失火判定の対象となる気筒のピストンが圧縮上死点近傍にあるときに検出される回転速度パラメータに対応する前記平均化速度パラメータであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、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、前記失火判定手段は、前記機関の回転速度（ＮＥ）及び前記機関の負荷（ＰＢＡ）に応じて判定閾値（ＭＦＪＴＨ）を設定し、前記積算値（ＭＦＪＵＤ，ＭＦＪＵＤｂ））と前記判定閾値（ＭＦＪＴＨ，ＭＦＪＴＨｂ）との大小関係に応じて失火判定を行うことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータ（ＣＲＭＥ）を検出する回転速度パラメータ検出手段を備え、検出される回転速度パラメータに基づいて前記機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置において、検出される回転速度パラメータ（ＣＲＭＥ）について、サンプル数ＮＴＤＣで移動平均化演算を行い、平均化速度パラメータ（ＯＭＧ）を算出する移動平均化手段と、前記機関のクランク軸が７２０度回転する期間における機関回転速度変化を示す、前記平均化速度パラメータの変化量（ＯＭＧ(ND)−ＯＭＧ(0)）を算出し、該変化量に応じて前記機関回転速度変化を相殺するように前記平均化速度パラメータを補正することにより補正速度パラメータ（ＯＭＧＲ）を算出する補正手段と、前記補正速度パラメータの基準値（ＯＭＧＲ((k-1)NTDC)）を算出する基準値算出手段と、前記基準値と所定クランク角度毎に検出される回転速度パラメータに対応する前記補正速度パラメータ（ＯＭＧＲ）との偏差を相対速度パラメータ（ＯＭＧＲＥＦ）として算出する相対速度パラメータ算出手段と、前記相対速度パラメータの積算値（ＭＦＪＵＤ）を算出する積算値算出手段と、前記積算値に基づいて失火判定を行う失火判定手段とを備え、前記サンプル数ＮＴＤＣは、下記式で与えられることを特徴とする：
ＮＴＤＣ＝７２０／（Ｎ・Ｄθ）
Ｎは、前記機関の気筒数であり、Ｄθは、前記回転速度パラメータのサンプリング角度周期（度）である。

請求項１に記載の発明によれば、機関のクランク軸の捩れに起因する周波数成分が選択的に除去されるように、サンプル数ＮＴＤＣで移動平均化演算が行われ、平均化速度パラメータが算出される。例えば６気筒機関において、サンプリング角度周期を６度とすると、サンプル数ＮＴＤＣは２０となり、クランク角度１２０度の期間におけるサンプリング値の移動平均化演算が行われ、平均化速度パラメータが算出される。したがって、移動平均化演算により、機関回転速度に対応する周波数の３倍の周波数成分（３次成分）及びその整数倍の周波数成分を選択的に除くことができる。クランク軸の捩れの影響は、６気筒機関では３次成分に（Ｎ気筒機関ではＮ／２次成分に）大きく表れるので、上記移動平均化演算により、クランク軸の捩れの影響をほぼ完全に除去することができる。その結果、特に機関の高回転領域において正確な失火判定を行うことができる。さらに、平均化速度パラメータの基準値が算出され、この基準値と所定クランク角度毎に検出される回転速度パラメータに対応する平均化速度パラメータとの偏差が相対速度パラメータとして算出され、この相対速度パラメータを積算して得られる積算値に基づいて失火判定が行われる。基準値を適切に設定することにより、相対速度パラメータの積算値が、燃焼行程にある気筒のトルク変動を示すので、この積算値と、判定閾値との比較結果により失火が発生したと判定することができる。この判定は、気筒毎に行われるため、機関の気筒数に拘わらず、失火発生気筒を容易に特定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、失火判定の対象となる気筒のピストンが圧縮上死点近傍にあるとき検出される回転速度パラメータに対応する平均化速度パラメータが基準値とされる。これにより、対象気筒の燃焼行程における回転速度パラメータの推移に基づく判定を行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、機関の回転速度及び機関負荷に応じて判定閾値が設定され、機関の回転変動を示すパラメータである積算値と判定閾値との大小関係に応じて失火判定が行われるので、機関回転速度及び機関負荷に拘わらず正確な判定を行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、移動平均化演算により、機関回転速度に対応する周波数の（Ｎ／２）倍の周波数成分（（Ｎ／２）次成分）及びその整数倍の周波数成分を除くことができる。その結果、特に機関の高回転領域において正確な失火判定を行うことができる。またクランク軸が７２０度回転する期間における機関回転速度変化を示す、平均化速度パラメータの変化量が算出され、該変化量に応じて機関回転速度変化を相殺するように平均化速度パラメータを補正することにより補正速度パラメータが算出され、補正速度パラメータを用いて失火判定が行われる。補正速度パラメータを用いることにより１サイクル（７２０度）の期間における機関回転速度の線形変化分を相殺することができる。さらに補正速度パラメータの基準値が算出され、この基準値と所定クランク角度毎に検出される回転速度パラメータに対応する補正速度パラメータとの偏差が相対速度パラメータとして算出され、この相対速度パラメータを積算して得られる積算値に基づいて失火判定が行われる。基準値を適切に設定することにより、相対速度パラメータの積算値が、燃焼行程にある気筒のトルク変動を示すので、この積算値と、判定閾値との比較結果により失火が発生したと判定することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、例えば６気筒を有し、吸気管２及び排気管５を備えている。吸気管２にはスロットル弁３が設けられている。また排気管５には排気の浄化を行う触媒コンバータ６が設けられている。

燃料噴射弁４はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共に電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２０に電気的に接続されてＥＣＵ２０からの制御信号により燃料噴射弁４の開弁時間が制御される。

スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管２内の圧力を検出する吸気圧（ＰＢＡ）センサ１１が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２０に供給される。
ＥＣＵ２０には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１２が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ２０に供給される。クランク角度位置センサ１２は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（６気筒エンジンではクランク角１２０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ２０に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。またＥＣＵ２０は、ＣＲＫパルスの発生時間間隔（以下「時間パラメータ」という）ＣＲＭＥに基づいて、エンジン１における失火の検出を行う。

ＥＣＵ２０は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁４などに制御信号を供給する出力回路等から構成される。ＥＣＵ２０のＣＰＵは、以下に説明する失火検出を実行する。

次に本実施形態における失火検出の手法を詳細に説明する。
図２（ａ）は、エンジン１の各気筒の圧縮上死点近傍で検出される回転速度（以下「基準回転速度」という）を基準とした相対回転速度ＯＭＧＲＥＦの推移を示すタイムチャートである。相対回転速度ＯＭＧＲＥＦは、クランク角度６度毎に検出される回転速度（時間パラメータＣＲＭＥから算出される）から基準回転速度を減算することにより算出される。図２（ａ）における＃１〜＃６は、点火順に６つの気筒を識別するために付した気筒識別番号（後述する気筒番号とは異なる）である。相対回転速度ＯＭＧＲＥＦは、圧縮上死点後の燃焼行程においては、点火が正常に行われれば正の値となるが、失火が発生すると負の値となる。すなわち、図２（ａ）に示した例では、＃１〜＃３，＃５，及び＃６気筒では正常燃焼が行われ、＃４気筒では、失火が発生している。したがって、クランク角度６度毎に算出される相対回転速度ＯＭＧＲＥＦを１ＴＤＣ期間（クランク角度１２０度の期間）に亘って積算することにより得られる積算値は、図２（ｂ）の棒グラフ（ハッチングを付していない右側の棒グラフ）に示すように、失火が発生した＃４気筒では負の値となり、正常燃焼が行われた気筒では正の値となる。これにより、失火気筒を判定することが可能となる。なお、上記演算により得られる積算値は、各気筒で発生するトルクを示すパラメータとなっている。

図２（ｂ）に示すハッチングを付した棒グラフは、圧縮上死点近傍において検出される時間パラメータ（以下「基準時間パラメータ」という）を基準とした相対時間パラメータＣＲＭＥＲＥＦを１ＴＤＣ期間に亘って積算した積算値を示す。相対時間パラメータＣＲＭＥＲＥＦは、基準時間パラメータからクランク角度６度毎に検出される時間パラメータを減算することより算出される。すなわち、相対時間パラメータＣＲＭＥＲＥＦは、燃焼によりトルクが発生すれば正の値をとり、失火によりトルクが発生しなければ負の値をとる。したがって、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦの積算値と同様に、相対時間パラメータＣＲＭＥＲＥＦの積算値は、失火が発生した＃４気筒では負の値となり、正常燃焼が行われた気筒では正の値となる。よって、時間パラメータＣＲＭＥを回転速度ＯＭＧに変換することなくそのまま用いても、同様に失火判定を行うことができる。

図３及び図４は、上述した失火判定手法をより詳細に説明するためのタイムチャートである。図３及び図４には、エンジン回転数ＮＥが上昇していく状態が示されている。図３（ａ）は、時間パラメータＣＲＭＥの推移を示し、同図（ｂ）は、時間パラメータＣＲＭＥから算出される回転速度ＯＭＧの推移を示す。同図（ｃ）は、回転速度ＯＭＧに７２０度フィルタ処理を施すことにより算出されるフィルタ処理後回転速度ＯＭＧＲの推移を示す。７２０度フィルタ処理は、１サイクルの期間における線形変化分をキャンセルし、比較的周期の短い変動を抽出する処理である（この処理の詳細は後述する）。７２０度フィルタ処理は、エンジン１の負荷側からエンジン１に加わるトルク（エンジン１により駆動される車両のタイヤや補機から加わるトルク、あるいはエンジン１の摺動部品の摩擦によるトルクなど）に起因する回転変動成分を除くために行うものである。

図４（ａ）は、各気筒の圧縮上死点近傍において、基準回転速度の算出と同一タイミングで算出される慣性力回転速度ＯＭＧＩの推移を示す。慣性力回転速度ＯＭＧＩは、エンジン１の往復運動部品（ピストン及びコンロッド）の質量、コンロッドの長さ、クランク半径、及びクランクプーリ、トルクコンバータ、ロックアップクラッチなどのエンジン１の負荷側の回転部品の慣性モーメントに応じて算出される。

図４（ｂ）は、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦに慣性力回転速度ＯＭＧＩを加算することにより算出される修正相対回転速度ＯＭＧＲＥＦＭ（＝ＯＭＧＲＥＦ＋ＯＭＧＩ）の推移を示し、同図（ｃ）は、修正相対回転速度ＯＭＧＲＥＦＭを１ＴＤＣ期間に亘って積算することにより算出される積算値である判定パラメータＭＦＪＵＤの推移を示す。この例では判定パラメータＭＦＪＵＤが、クランク角度１２０度〜２４０度の範囲で負の値となっており、＃２気筒で失火が発生したと判定される。

図５は、検出される時間パラメータＣＲＭＥのローパスフィルタ処理の周波数特性を示す図である。横軸は、エンジン回転数ＮＥに対応する周波数で正規化した周波数を示す。この図において、実線Ｌ１は本実施形態で適用されるローパスフィルタ処理の特性を示し、破線Ｌ２は比較のために、従来のローパスフィルタ処理の特性を示す。本実施形態では、エンジン回転数ＮＥに対応する周波数の３倍の周波数ｆ３、及びその整数倍の周波数の成分が「０」となるようなローパスフィルタ処理を行う。このローパスフィルタ処理は、クランク角度１２０度の期間（１ＴＤＣ期間）中にサンプリングされる時間パラメータＣＲＭＥの移動平均化演算によって実行される。上述したクランク軸の捩れに起因する回転変動成分は、周波数ｆ３の成分であり、実線Ｌ１で示すローパスフィルタ処理により、除去することができる。

なお、上述した慣性力回転速度ＯＭＧＩは周波数ｆ３で周期的に変動するため、上記移動平均化演算により除去される。したがって、本実施形態では、慣性力回転速度ＯＭＧＩを加算する処理を行う必要がなく、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦを用いて失火判定が行われる。

図６は、エンジンの高回転領域におけるクランク軸の捩れの影響を説明するための相対速度ＯＭＧＲＥＦの波形図である。同図（ａ）は正常燃焼が行われているときの波形（ＮＥ：６５００ｒｐｍ，ＰＢＡ：４０ｋＰａ）を示し、破線Ｌ１２，Ｌ１３（Ｌ１２とＬ１３の差は、捩れ量の差によるものである）は、図５に破線Ｌ２で示す従来のローパスフィルタ処理を行った例に対応し、実線Ｌ１１が移動平均化演算によるローパスフィルタ処理を行った本実施形態に対応する。クランク軸の捩れの影響により、破線Ｌ１３のように相対速度ＯＭＧＲＥＦが負の値をとる場合には、失火していないにも拘わらず失火と誤判定する可能性がある。一方破線Ｌ１２のように相対速度ＯＭＧＲＥＦが正の値をとる場合には、逆に失火したにも拘わらず正常燃焼と誤判定する可能性がある。移動平均化演算により、実線Ｌ１１で示すように、クランク軸の捩れの影響を完全に除くことができる。

図６（ｂ）は、失火が発生した場合における波形を示す。この図に示す実線Ｌ２１及び破線Ｌ２２，Ｌ２３は、それぞれ同図（ａ）の実線Ｌ１１及び破線Ｌ１２，Ｌ１３に対応する。この図には、クランク角度ＣＡが１２０度から２４０度の間で失火が発生した例が示されている。移動平均化演算によるローパスフィルタ処理を行っても、失火が発生すると、相対速度ＯＭＧＲＥＦは大きく負の方向に変化するため、失火を正確に判定することができる。ただし、判定閾値は「０」ではなく、負の値ＭＦＪＴＨに設定し、相対速度ＯＭＧＲＥＦの積算値である判定パラメータＭＦＪＵＤが、判定閾値ＭＦＪＴＨより小さくなったときに、失火が発生したと判定することが望ましい。

図７は、失火判定処理のフローチャートであり、この処理はＥＣＵ２０のＣＰＵでＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。なお、クランク角度６度毎に発生するＣＲＫパルスの発生時間間隔である時間パラメータＣＲＭＥ(i)は、クランク角度７２０度分のデータ（ｉ＝０〜ＮＤ−１，データ数ＮＤは１２０）が、記憶回路内のバッファメモリに格納されている。また、点火順の気筒識別番号をｋ（＝１〜６）とし、１ＴＤＣ期間内のデータ数をＮＴＤＣ（本実施形態ではＮＴＤＣ＝２０）とすると、本処理の１回の実行で、パラメータｉが（ｋ−１）ＮＴＤＣから（ｋＮＴＤＣ−１）までの演算が行われる。例えば今回の処理が１番目の気筒（ｋ＝１）に対応する演算を行うときは、パラメータｉは０から（ＮＴＤＣ−１）までの値をとり、今回の処理が５番目の気筒（ｋ＝５）に対応する演算を行うときは、パラメータｉは４ＮＴＤＣから（５ＮＴＤＣ−１）までの値をとる。

ステップＳ１０では、下記式（１ａ）または（１ｂ）により、時間パラメータＣＲＭＥ(i)の移動平均化演算を行い、平均化時間パラメータＣＲＭＥＭ(i)を算出する。なお、データ数ＮＴＤＣは、一般には下記式（２）で与えられる。

ＮＴＤＣ＝７２０／（Ｎ・Ｄθ） （２）
ここでＮは気筒数、Ｄθは、時間パラメータＣＲＭＥを計測する角度間隔７２０／ＮＤ［度］であり、本実施形態では、６度である。

ステップＳ１１では、下記式（３）により、平均化時間パラメータＣＲＭＥＭ(i)を回転速度ＯＭＧ(i)[rad/s]に変換する。
ＯＭＧ(i)＝Ｄθ／ＣＲＭＥＭ(i) （３）

ステップＳ１２では、下記式（４）により、７２０度フィルタ処理を実行し、フィルタ処理後回転速度ＯＭＧＲ(i)を算出する。
ＯＭＧＲ(i)＝ＯＭＧ(i)−（ＯＭＧ(ND)−ＯＭＧ(0)）×Ｄθ×ｉ／７２０
（４）

ステップＳ１３では、下記式（５）により、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦを算出する。
ＯＭＧＲＥＦ(i)＝ＯＭＧＲ(i)−ＯＭＧＲ（(k-1)NTDC） （５）
ここで、ＯＭＧＲ（(k-1)NTDC）は基準回転速度であり、判定対象の気筒のピストンが圧縮上死点に位置するときのフィルタ処理後回転速度に相当する。

ステップＳ１４では、下記式（６）により、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦの積算値として、判定パラメータＭＦＪＵＤ(k)を算出する。

ステップＳ１５では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じてＭＦＪＴＨマップ（図示せず）を検索し、判定閾値ＭＦＪＴＨ（＜０）を算出する。ＭＦＪＴＨマップは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、判定閾値ＭＦＪＴＨの絶対値が減少し、かつ吸気圧ＰＢＡが高くなるほど、判定閾値ＭＦＪＴＨの絶対値が増加するように設定される。

ステップＳ１７では、判定パラメータＭＦＪＵＤ(k)が判定閾値ＭＦＪＴＨより小さいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、正常燃焼が行われたと判定し、失火フラグＦＭＦ(k)を「０」に設定する（ステップＳ１８）。一方、ＭＦＪＵＤ(k)＜ＭＦＪＴＨであるときは、＃ｋ気筒で失火が発生したと判定し、失火フラグＦＭＦ(k)を「１」に設定する（ステップＳ１９）。

ステップＳ２０では、気筒識別番号ｋが気筒数Ｎと等しいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、気筒識別番号ｋを「１」だけインクリメントする（ステップＳ２２）。またｋ＝Ｎであるときは、気筒識別番号ｋを「１」に戻す（ステップＳ２１）。

図７の処理により、各気筒毎に失火判定が行われる。
以上のように本実施形態では、クランク角度１２０度の期間に検出される時間パラメータＣＲＭＥの移動平均化演算が行われ、平均化時間パラメータＣＲＭＥＭが算出される。したがって、移動平均化演算により、エンジン回転数ＮＥに対応する周波数の３倍の周波数成分（３次成分）及びその整数倍の周波数成分を除くことができる。クランク軸の捩れの影響は、６気筒エンジンでは３次成分に大きく表れるので、上記移動平均化演算により、クランク軸の捩れの影響をほぼ完全に除去することができる。その結果、特にエンジンの高回転領域において正確な失火判定を行うことができる。

また、平均化時間パラメータＣＲＭＥＭに対応する回転速度ＯＭＧの基準値である基準回転速度ＯＭＧＲ（(k-1)NTDC）が算出され、この基準回転速度ＯＭＧＲ（(k-1)NTDC）と回転速度ＯＭＧＲとの偏差が相対回転速度ＯＭＧＲＥＦとして算出され、この相対回転速度ＯＭＧＲＥＦを積算して得られる判定パラメータＭＦＪＵＤに基づいて失火判定が行われる。判定パラメータＭＦＪＵＤは、燃焼行程にある気筒のトルク変動を示すので、判定パラメータＭＦＪＵＤが判定閾値ＭＦＪＴＨより小さくなったとき、失火が発生したと判定することができる。この判定は、気筒毎に行われるため、機関の気筒数に拘わらず、失火発生気筒を容易に特定することができる。

また、判定閾値ＭＦＪＴＨは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じて設定されるので、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷に拘わらず正確な判定を行うことができる。

本実施形態では、クランク角度位置センサ１２が回転速度パラメータ検出手段に相当し、ＥＣＵ２０が、移動平均化手段、基準値算出手段、相対速度パラメータ算出手段、及び失火判定手段を構成する。より具体的には、図７のステップＳ１０が移動平均化手段に相当に相当し、ステップＳ１３が基準値算出手段及び相対速度パラメータ算出手段に相当し、ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１７〜Ｓ１９が失火判定手段に相当する。

［第２の実施形態］
上述した実施形態では、平均化時間パラメータＣＲＭＥＭを回転速度ＯＭＧに変換し、回転速度ＯＭＧを速度パラメータとして使用して失火判定を行うようにしたが、本実施形態は、平均化時間パラメータＣＲＭＥＭを速度パラメータとして使用して失火判定を行うようにしたものである。なお、以下に説明する点以外は第１の実施形態と同一である。

図８は、時間パラメータＣＲＭＥを速度パラメータとして用いた失火判定処理のフローチャートである。
ステップＳ３０では、前記式（１）により、平均化時間パラメータＣＲＭＥＭ(i)を算出する。

ステップＳ３２では、下記式（２１）により、７２０度フィルタ処理を実行し、フィルタ処理後時間パラメータＣＲＭＥＲ(i)を算出する。
ＣＲＭＥＲ(i)＝ＣＲＭＥＭ(i)
−（ＣＲＭＥＭ(0)−ＣＲＭＥＭ(ND)）×Ｄθ×ｉ／７２０
（２１）

ステップＳ３３では、下記式（２２）により、相対時間パラメータＣＲＭＥＲＥＦ(i)を算出する。
ＣＲＭＥＲＥＦ(i)＝ＣＲＭＥＲ（(k-1)NTDC）−ＣＲＭＥＲ(i) （２２）
ここで、ＣＲＭＥＲ（(k-1)NTDC）は基準時間パラメータであり、判定対象の気筒の圧縮上死点におけるフィルタ処理後時間パラメータに相当する。

ステップＳ３４では、下記式（２３）により、相対時間パラメータＣＲＭＥＲＥＦの積算値として、判定パラメータＭＦＪＵＤｂ(k)を算出する。

ステップＳ３５では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じてＭＦＪＴＨｂマップ（図示せず）を検索し、判定閾値ＭＦＪＴＨｂ（＜０）を算出する。ＭＦＪＴＨｂマップは、エンジン回転数ＮＥが高くなるほど、判定閾値ＭＦＪＴＨｂの絶対値が減少し、かつ吸気圧ＰＢＡが高くなるほど、判定閾値ＭＦＪＴＨｂの絶対値が増加するように設定される。

ステップＳ３７では、判定パラメータＭＦＪＵＤｂ(k)が判定閾値ＭＦＪＴＨｂより小さいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、正常燃焼が行われた判定し、失火フラグＦＭＦ(k)を「０」に設定する（ステップＳ３８）。一方、ＭＦＪＵＤｂ(k)＜ＭＦＪＴＨｂであるときは、＃ｋ気筒で失火が発生したと判定し、失火フラグＦＭＦ(k)を「１」に設定する（ステップＳ３９）。

ステップＳ４０では、気筒識別番号ｋが気筒数Ｎと等しいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは、気筒識別番号ｋを「１」だけインクリメントする（ステップＳ４２）。またｋ＝Ｎであるときは、気筒識別番号ｋを「１」に戻す（ステップＳ４１）。

図２（ｂ）を参照して説明したように、相対時間パラメータＣＲＭＥＲＥＦの積算値は、失火の有無に依存して、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦの積算値と同様に変化するので、第１の実施形態と同様に失火判定を気筒毎に正確に行うことができる。

本実施形態では、図１０のステップＳ３０が移動平均化手段に相当し、ステップＳ３３が基準値算出手段及び相対速度パラメータ算出手段に相当し、ステップＳ３４，Ｓ５，Ｓ３７〜Ｓ３９が失火判定手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、６気筒エンジンに本願発明を適用した例を示したが、本願発明は気筒数に拘わらず適用可能である。また、本願発明は、燃料を燃焼室内に直接噴射するガソリンエンジン、あるいはディーゼルエンジンの失火判定にも適用可能である。さらに本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの失火判定にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかるにかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 失火判定の手法を説明するための図である。 失火判定のために算出されるパラメータの推移を示す図である。 失火判定のために算出されるパラメータの推移を示す図である。 ローパスフィルタ処理の周波数特性を示す図である。 エンジンの高回転領域におけるクランク軸の捩れの影響を説明するための波形図である。 第１の実施形態における失火判定処理のフローチャートである。 第２の実施形態における失火判定処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
１２ クランク角度位置センサ（回転速度パラメータ検出手段）
２０ 電子制御ユニット（移動平均化手段、基準値算出手段、相対速度パラメータ算出手段、失火判定手段）

Claims (4)

1. 内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータを検出する回転速度パラメータ検出手段を備え、検出される回転速度パラメータに基づいて前記機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置において、
   検出される回転速度パラメータについて、前記機関のクランク軸の捩れに起因する周波数成分が選択的に除去されるように、サンプル数ＮＴＤＣで移動平均化演算を行い、平均化速度パラメータを算出する移動平均化手段と、
   前記平均化速度パラメータの基準値を算出する基準値算出手段と、
   前記基準値と所定クランク角度毎に検出される回転速度パラメータに対応する前記平均化速度パラメータとの偏差を相対速度パラメータとして算出する相対速度パラメータ算出手段と、
   前記相対速度パラメータの積算値を算出する積算値算出手段と、
   前記積算値に基づいて失火判定を行う失火判定手段とを備え、
   前記サンプル数ＮＴＤＣは、下記式で与えられることを特徴とする内燃機関の失火検出装置：
   ＮＴＤＣ＝７２０／（Ｎ・Ｄθ）
   Ｎは、前記機関の気筒数であり、Ｄθは、前記回転速度パラメータのサンプリング角度周期（度）である。
2. 前記基準値は、失火判定の対象となる気筒のピストンが圧縮上死点近傍にあるときに検出される回転速度パラメータに対応する前記平均化速度パラメータであ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。
3. 前記失火判定手段は、前記機関の回転速度及び前記機関の負荷に応じて判定閾値を設定し、前記積算値と前記判定閾値との大小関係に応じて失火判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の失火検出装置。
4. 内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータを検出する回転速度パラメータ検出手段を備え、検出される回転速度パラメータに基づいて前記機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置において、
   検出される回転速度パラメータについて、サンプル数ＮＴＤＣで移動平均化演算を行い、平均化速度パラメータを算出する移動平均化手段と、
   前記機関のクランク軸が７２０度回転する期間における機関回転速度変化を示す、前記平均化速度パラメータの変化量を算出し、該変化量に応じて前記機関回転速度変化を相殺するように前記平均化速度パラメータを補正することにより補正速度パラメータを算出する補正手段と、
   前記補正速度パラメータの基準値を算出する基準値算出手段と、
   前記基準値と所定クランク角度毎に検出される回転速度パラメータに対応する前記補正速度パラメータとの偏差を相対速度パラメータとして算出する相対速度パラメータ算出手段と、
   前記相対速度パラメータの積算値を算出する積算値算出手段と、
   前記積算値に基づいて失火判定を行う失火判定手段とを備え、
   前記サンプル数ＮＴＤＣは、下記式で与えられることを特徴とする内燃機関の失火検出装置：
   ＮＴＤＣ＝７２０／（Ｎ・Ｄθ）
   Ｎは、前記機関の気筒数であり、Ｄθは、前記回転速度パラメータのサンプリング角度周期（度）である。

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