JP4656169B2 - エンジンの失火診断装置及び失火診断方法 - Google Patents

Description

この発明はエンジンの失火診断装置及び失火診断方法に関する。

クランクシャフトの回転位置を検出するセンサの信号に基づいて燃焼行程に対応する所定のクランク角度区間に要する時間を気筒別に計測し、この気筒別の時間計測値を点火毎に記憶し、これらの記憶値に基づいて失火パラメータを算出し、この失火パラメータと失火判定用閾値（スレッシュホールド）との比較により失火が生じた気筒であるか否かの判定を行うものがある（特許文献１参照）。
特開平９−３２６２５号公報

ところで、エンジン出力軸に入力される外乱によって上記の時間計測値が変化し失火パラメータの波形が乱れる場合にも、上記特許文献１の技術をそのまま適用したのでは、失火判定に誤判定が生じることが判明している。エンジン出力軸に入力される外乱は、エンジンを駆動源とする車両において、エンジンの出力が変速機、駆動装置を介して最終的に車輪に伝えられることに起因するものである。例えば、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有する車両（手動変速機付き車やハイブリッド車など）では、ダンパー機構の影響で回転角加速度に応じた回転反力をエンジン出力軸が受ける。エンジン出力軸（クランクシャフト）にはクランクシャフトの回転位置を検出するセンサが設けられているため、上記の回転反力をエンジン出力軸が受けると、センサの信号に基づいて計測される上記の時間計測値が変化し失火パラメータの波形が乱れる。また、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有しない車両であっても、悪路走行時などの回転変動による外乱がエンジン出力軸（クランクシャフト）に入力される場合に、上記の時間計測値が変化し失火パラメータの波形が乱れる。このように、エンジン出力軸に入力される外乱により失火パラメータの波形が乱れる場合の失火判定用閾値と、エンジン出力軸に外乱が入力されない場合の失火判定用閾値とでは異なるはずであるから、エンジン出力軸に入力される外乱により失火パラメータの波形が乱れる場合にも、エンジン出力軸に外乱が入力されない場合の失火判定用閾値をそのまま用いて失火判定を行ったのでは誤判定が生じてしまうのである。

そこで本発明は、エンジン出力軸に入力される外乱により失火パラメータの波形が乱れる場合にも、失火が生じた気筒であるか否かの判定を精度良く行うことのできる診断装置及び診断方法を提供することを目的とする。

本発明は、４ストロークの偶数の気筒を備えるエンジンにおいて、クランクシャフトの回転位置を検出するセンサの信号に基づいて燃焼行程に対応する所定のクランク角度区間に要する時間を気筒別に計測し、この気筒別の時間計測値（ＴＩＮＴ）を点火毎に記憶し、これらの記憶値から失火判定対象気筒とエンジン一回転前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒とエンジン一回転後の気筒との時間計測値差と、加えた値に基づく第１失火パラメータ（ＭＩＳＢ）を算出し、同じくこれら記憶値から失火判定対象気筒と一点火前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒と前記一点火前の気筒が次サイクルを迎えたときの次回の点火における気筒との時間計測値差とを所定の割合（例えば６気筒エンジンでは、失火気筒と一点火前の気筒との時間計測値差が５、失火気筒と現在の気筒との時間計測値差が１の割合）で加えた値に基づく第２失火パラメータ（ＭＩＳＡ）を算出し、前記第１失火パラメータ（ＭＩＳＢ）の微分値である第３失火パラメータ（ＭＩＳＣ）を算出し、前記第２失火パラメータ（ＭＩＳＡ）と前記第３失火パラメータ（ＭＩＳＣ）とを２軸とする平面上に失火を生ずる気筒のデータ分布があり、この失火を生ずる気筒のデータ分布のある領域を失火判定領域としたとき、失火判定領域と失火判定領域でない領域とを区分けする一次式である、前記第３失火パラメータ（ＭＩＳＣ）と前記第２失火パラメータ（ＭＩＳＡ）の関係式を用いて、前記第３失火パラメータ（ＭＩＳＣ）に対応する判定値を設定し、前記第３失火パラメータ（ＭＩＳＣ）が所定値以上でかつ前記第２失火パラメータ（ＭＩＳＡ）が前記判定値以上である場合に、失火判定対象気筒に失火が生じたと判定するように構成する。

本発明によれば、４ストロークの偶数の気筒を備えるエンジンにおいて、クランクシャフトの回転位置を検出するセンサの信号に基づいて燃焼行程に対応する所定のクランク角度区間に要する時間を気筒別に計測し、この気筒別の時間計測値を点火毎に記憶し、これらの記憶値から失火判定対象気筒とエンジン一回転前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒とエンジン一回転後の気筒との時間計測値差とを加えた値に基づく第１失火パラメータを算出し、同じくこれら記憶値から失火判定対象気筒と一点火前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒と前記一点火前の気筒が次サイクルを迎えたときの次回の点火における気筒との時間計測値差とを所定の割合で加えた値に基づく第２失火パラメータを算出し、前記第１失火パラメータの微分値である第３失火パラメータを算出し、前記第２失火パラメータと前記第３失火パラメータとを２軸とする平面上に失火を生ずる気筒のデータ分布があり、この失火を生ずる気筒のデータ分布のある領域を失火判定領域としたとき、失火判定領域と失火判定領域でない領域とを区分けする一次式である、前記第３失火パラメータと前記第２失火パラメータの関係式を用いて、前記第３失火パラメータに対応する判定値を設定し、前記第３失火パラメータが所定値以上でかつ前記第２失火パラメータが前記判定値以上である場合に、失火判定対象気筒に失火が生じたと判定するので、エンジン出力軸に入力される外乱により時間計測値が変化し第２、第３の失火パラメータの波形が乱れる場合にも、失火が生じた気筒であるか否かの判定を精度良く行うことができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は第１実施形態のエンジンの失火診断装置の概略構成図を示している。図１において、１はエンジン本体、２はクランクシャフト（エンジンの出力軸）、４はクランクシャフト端のフライホイール３の外周に形成されるリングギアである。リングギア４の歯に対向して、鉄心とコイルからなる磁気ピックアップ５（クランクシャフトの回転位置を検出するセンサ）が設置され、クランクシャフト２が回転すると、この歯が磁気ピックアップ５の鉄心に発生する磁界を断続するため、磁気ピックアップ５のコイルに磁力変化が生じて、交流電流が誘導される。この交流信号はエンジンコントロールユニット７内で波形成型されて矩形波のＯＮ、ＯＦＦパルス（リングギアＰｏｓ信号）に変換され、クランク角度信号として使用される。

また、クランクシャフト２によって駆動されるカム軸（図示しない）に公知のクランク角センサ６が設けられ、このセンサ６からのＲｅｆ信号（基準位置信号）とＰｏｓ信号（１°信号）もエンジンコントロールユニット７に送られる。

エンジンコントロールユニット７では、クランク角センサ６の１番気筒用のＲｅｆ信号の入力から所定数のパルス（磁気ピックアップ５により得られるパルス）をカウントした時点を基準として、図２に示したように、クランクシャフト２の所定角度区間当たりに要する時間ＴＩＮＴをクランクシャフトの１回転当たり３回サンプリングし、そのサンプリング値を用いて失火判定を行う。

この場合、後述するように、各区間に要する時間計測値ＴＩＮＴを区別することが必要になるため、各区間に要する時間計測値ＴＩＮＴを最新のものからＴＩＮＴ１、ＴＩＮＴ２、……、ＴＩＮＴ７としてサンプリングしている。

ただし、図２はＶ型６気筒エンジンのもので、点火順序を１−２−３−４−５−６としたとき、ａの区間は１番気筒および４番気筒の、ｂの区間は２番気筒および５番気筒の、ｃの区間は３番気筒および６番気筒の各燃焼行程に対応する。

次に、上記の時間計測値ＴＩＮＴに基づいての失火判定について簡単に述べると（詳しくは特開平９−３２６２５号公報参照）、図３は、加速時に４番気筒で失火を生じたときの波形図で、失火により４番気筒での計測値が大きくなり、４番気筒の前後で段差が生じている。この場合に、１番気筒と４番気筒とはリングギアの同じ歯位置を使って計測されるため、失火気筒（４番気筒）を中心にしてエンジン一回転前の対向気筒（１番気筒）の時間計測値ＴＩＮＴとエンジン一回転後の対向気筒（１番気筒）の時間計測値ＴＩＮＴとを結んだ斜めの直線より上方にはみ出す部分の時間増加ΔＴＩＮＴが失火によるものと推定することができる。同図の時間増加ΔＴＩＮＴは、図形処理（たとえば時間計測値ＴＩＮＴ４からａｂ間の長さを引く）により、
ΔＴＩＮＴ＝｛３（ＴＩＮＴ４−ＴＩＮＴ７）＋３（ＴＩＮＴ４−ＴＩＮＴ１）｝
／６ …（１）
の式で計算されるので、１番気筒と４番気筒のようにリングギアの同じ歯位置で計測される対向気筒についての失火パラメータ（この失火パラメータを以下「第１失火パラメータ」という。）ＭＩＳＢを、
ＭＩＳＢ＝６×ΔＴＩＮＴ／（ＴＩＮＴ７）³ …（２）
の式で定義したとき、第１失火パラメータＭＩＳＢは最終的に次の式で与えられる。

ＭＩＳＢ＝｛３（ＴＩＮＴ４−ＴＩＮＴ７）＋３（ＴＩＮＴ４−ＴＩＮＴ１）｝
／（ＴＩＮＴ７）³
…（３）
あるいは第１失火パラメータＭＩＳＢは次の式で与えられる。
ＭＩＳＢ＝３｛（ＴＩＮＴ４−ＴＩＮＴ７）＋（ＴＩＮＴ４−ＴＩＮＴ１）｝
／（ＴＩＮＴ７）³
…（３ａ）

ここで、失火に伴う計測値の時間増加ΔＴＩＮＴは、発生トルク、エンジン回転速度との間に、
ΔＴＩＮＴ∝発生トルク／（エンジン回転速度）³ …（ａ）
なる関係があり、またエンジン回転速度と時間計測値ＴＩＮＴとは逆数の関係があるので、
発生トルク∝ΔＴＩＮＴ・（エンジン回転速度）³＝ΔＴＩＮＴ／ＴＩＮＴ³
…（ｂ）
となり、（ｂ）式と（２）式より、第１失火パラメータＭＩＳＢ（後述する他の失火パラメータについても）は、物理的にはトルク相当の値である。

図３より４番気筒に失火を生じて時間計測値ＴＩＮＴ４が大きくなると、第１失火パラメータＭＩＳＢが大きくなるので、第１失火パラメータＭＩＳＢが判定値以上となる場合に失火が生じたと判断することができる。第１失火パラメータＭＩＳＢを用いての失火判定では、リングギアの同じ歯位置を用いるので、リングギアの形状バラツキの影響を受けることがないという特質を有する。

しかしながら、１番気筒と４番気筒が連続してともに失火したときは、時間計測値ＴＩＮＴ１、ＴＩＮＴ４、ＴＩＮＴ７のすべてが同じように大きくなるため、時間増加ΔＴＩＮＴはΔＴＩＮＴ≒０（つまりＭＩＳＢ≒０）となって失火が判定できなくなるので、他の失火パラメータを考える必要が出てくる。

そこで、図４に示したように、今度は２番気筒で失火を生じた場合に、失火気筒（２番気筒）の一点火前の気筒（１番気筒）の時間計測値を考慮して失火による時間増加ΔＴＩＮＴを計算することを考える。これも図形処理により、
ΔＴＩＮＴ＝｛５（ＴＩＮＴ６−ＴＩＮＴ７）＋１×（ＴＩＮＴ６−ＴＩＮＴ１）｝
／６ …（４）
の式で計算されるので、別の失火パラメータＭＩＳＡを、
ＭＩＳＡ＝６×ΔＴＩＮＴ／（ＴＩＮＴ７）³ …（５）
の式で定義したとき、この失火パラメータＭＩＳＡ（この失火パラメータを以下「第２失火パラメータ」という。）は最終的に次の式で与えられる。

ＭＩＳＡ＝｛５（ＴＩＮＴ６−ＴＩＮＴ７）＋１×（ＴＩＮＴ６−ＴＩＮＴ１）｝
／（ＴＩＮＴ７）³
…（６）

このようにして得られた第２失火パラメータＭＩＳＡによれば、１番気筒と４番気筒のようにリングギアの同じ歯位置で測定される対向気筒が連続してともに失火したときでも、第２失火パラメータＭＩＳＡが判定値以上となることから失火と判断することができる。

ここで、第１失火パラメータＭＩＳＢの値は、図５上段のように、失火時に大きくなるだけでなく、失火の一点火後、二点火後にも大きな値が残るので、失火判定に際して、たとえば、図５上段において図示の位置に判定値（失火判定用スレッシュホールド）がきてしまえば、同じ気筒について一回だけ失火を生じているのにもかからわらず、続けて２回の失火があったと判定されてしまう。

そこで、第１失火パラメータＭＩＳＢの微分値としての物理的意味をもつ、
ＭＩＳＣ＝ＭＩＳＢ１−ＭＩＳＢ２ …（７）
ただし、ＭＩＳＢ１：ＭＩＳＢの値
ＭＩＳＢ２：ＭＩＳＢの１回前の値
なる値のＭＩＳＣをあらたな失火パラメータ、つまり第３失火パラメータとして定義すると、第３失火パラメータＭＩＳＣは、図５下段に示すように、失火時にだけ大きくなる値となるので、第１失火パラメータＭＩＳＢの代わりに第３失火パラメータＭＩＳＣを用いて失火判定を行うことで、誤判定を避けることができる。

さて、エンジンはその運転中にトルク変動を生ずることから、エンジンと接続される変速機にはエンジンに生じたトルク変動を吸収して緩和するためのトーショナルダンパー機構が設けられることがある。トルク変動吸収機能に優れたトルクコンバータを伝動系に備える自動変速機にあっても、トルクコンバータを入出力要素間が直結されたロックアップ状態にするためのロックアップ機構にトーショナルダンパー機構が設置されることがある。このようなダンパー機構を図示すると、図６に示したようにエンジン１と駆動装置１１の間にダンパー機構１２を有する構成となる。なお、ダンパー機構の詳細は特開２００２−３４００９３号公報に記載されている。ダンパー機構そのものには本発明の要部はないので、その説明は省略する。

エンジン１と駆動装置１１の間にダンパー機構１２を有するこのような車両（例えば手動変速機付き車やハイブリッド車など）の場合、ダンパー機構１２の影響で回転角加速度に応じた回転反力をエンジン１の出力軸（クランクシャフト２）が受ける。クランクシャフト２（リングギヤ４）には磁気ピックアップ５が設けられているため、上記の回転反力をクランクシャフト２が受けると、磁気ピックアップ５の信号に基づいて計測される上記の時間計測値が変化し失火パラメータの波形が乱れる。

例えば、ダンパー機構１２のダンパー特性によっては、失火時の時間計測値のピーク発生が実際の失火時とずれたり、ピーク値が小さくなる。よって、失火時のピークが現れ難くなり失火後の時間計測値を精度良く検出することが困難となるため、失火による時間計測値のピーク値が見極めずらくなる現象が生じる（図７参照）。また、失火していない場合のエンジントルク変動（エンジン回転変動）が、ダンパー機構１２の影響を介して時間計測値（従って第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣ）の大きな変動になってしまう現象が生じている（図８参照）。

そこで、第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣと失火判定結果とがどのような関係になっているのかを知るために、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有する車両を対象として、エンジン負荷が所定値かつエンジン回転速度が所定値の定常運転条件でエンジン１の運転を行い、その運転中の気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣと失火判定結果とをサンプリングし、横軸に第３失火パラメータＭＩＳＣを、縦軸に第２失火パラメータＭＩＳＣＡをとったグラフ上にサンプリングで得た気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣから定まる点を記載したのが図９である。

なお、図９において横軸の第３失火パラメータＭＩＳＣの値は中央位置でゼロであり、これより右に向かうほど正の値で大きくなり、また左に向かうほど負の値で小さくなる（絶対値は大きくなる）値である。また、縦軸の第２失火パラメータＭＩＳＡの値は中央位置でゼロであり、これより上に向かうほど正の値で大きくなり、また下に向かうほど負の値で小さくなる値である。

エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有する車両では、図９に示したように気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣから定まる点の集合が、斜めに分布する１つの大集団と、同じく斜めに分布する残り４つの小集団とのほぼ５つに分かれている。この場合に、楕円で囲って示してある４つの小集団Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のうち左上、左下、右下に位置する３つの小集団Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は「失火有りデータの失火していない気筒」のもの、右上に位置する１つの小集団Ｇ１は「失火有りデータの失火気筒」のものである。残りの大集団は失火無し気筒のものである。ここで、「失火有りデータの失火していない気筒」とは実際には失火してないのに失火しているとの判定（つまり誤判定）が生じている気筒のことである。また、「失火有りデータの失火気筒」とは実際にも失火しており失火していると判定されている気筒のことである。

図９より、右上に位置する小集団Ｇ１についてだけ失火が生じている気筒であると判定すればよく、左上、左下、右下に位置する３つの小集団Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４については失火が生じている気筒であると判定してはいけないことがわかる。

そこで本発明は、図９において小集団Ｇ１を、太破線で示した三角形で囲い、この囲った領域を失火が生じる領域（失火判定領域）とし、気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣから定まる点がこの失火判定領域内にあるか否かをみて、気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣから定まる点が失火判定領域内にあるとき失火が生じている気筒であると、気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣから定まる点が失火判定領域内にないとき失火が生じていない気筒であると判定させることとする。これは、失火が生じる領域を、垂直の直線、右上がりの直線及び水平の直線（３つの一次式）からなる三角形で近似するものである。

ここで、垂直の直線の位置を定める第３失火パラメータＭＩＳＣの値、つまり失火判定用閾値（スレッシュホールド）としては、小集団Ｇ１のうち第３失火パラメータＭＩＳＣが最小である点の値を採用すればよい。すなわち、小集団Ｇ１を構成している点のうち第３失火パラメータＭＩＣが最小である点の値（例えばＡ）と、小集団Ｇ１を構成している点のうち第３失火パラメータＭＩＳＣが最大である点の値（例えばＢ）とを第１、第２の失火判定用閾値（判定値）として定め、第３失火パラメータＭＩＳＣとこれら失火判定用閾値（Ａ、Ｂ）とを比較し、第３失火パラメータＭＩＳＣが第１失火判定用閾値Ａ（＝ＭＣＴＨ１）以上かつ第２失火判定用閾値Ｂ（＝ＭＣＴＨ２）以下にあれば失火判定領域にあると、また第３失火パラメータＭＩＳＣが第１失火判定用閾値Ａ未満であるかまたは第３失火パラメータＭＩＳＣが第２失火判定用閾値Ｂを超えているときには失火判定領域にないと判断する。

次に、図９において失火判定領域と失火判定領域でない領域とを区分けする右上がりの直線も失火判定用閾値（この失火判定用閾値を「第３失火判定用閾値」とする。）であり、この第３失火判定用閾値（判定値）は、２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣの関係式を用いて定める必要がある。すなわち、ＭＩＳＣ＝０、ＭＩＳＡ＝０を原点とすれば、横軸の第３失火パラメータＭＩＳＣを変数として右上がりの直線ｙを次のように表すことができる。
ｙ＝ＭＩＳＣ×ＭＡＣＴＨＳ＋ＭＡＣＴＨＯ …（８）
ただし、ＭＡＣＴＨＳ：直線の傾きを表す所定値
ＭＡＣＴＨＯ：ｙ切片を表す所定値

（８）式は、横軸の第３失火パラメータＭＩＳＣが定まれば、その第３失火パラメータＭＩＳＣを（８）式に代入することで、直線ｙ上の値である第３失火判定用閾値を求めることができることを示している。従って、横軸の第３失火パラメータＭＩＳＣから（８）式を用いて直線ｙ上の値である第３失火判定用閾値（＝ＭＣＴＨ３）を求め、その第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３と第２失火パラメータＭＩＳＡとを比較することにより、第２失火パラメータＭＩＳＡが第３失火判定用閾値をＭＣＴＨ３以上であるとき失火判定領域にあると、また第２失火パラメータＭＩＳＡが第３失火判定用閾値をＭＣＴＨ３未満であるとき失火判定領域にないと判断する。

このように、第３失火パラメータＭＩＳＣと第１、第２の失火判定用閾値との比較だけでなく、２つの失火パラメータ（ＭＩＳＡ、ＭＩＳＣ）の関係式（上記（８）の一次式）を用いた第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３と第２失火パラメータＭＩＳＡとの比較をも失火判定に用いることで、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有する車両においても、失火が生じた気筒であるか否かの判定を精度良く行うことができることとなった。

しかながら、従来装置では、各失火パラメータ（ＭＩＳＡ、ＭＩＳＣ）と失火判定用閾値との比較のみによる失火判定であるため、図９において小集団Ｇ１と、残り３つの小集団Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４との切り分けができず、失火判定に誤判定が生じていたのである。

なお、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有しない車両であっても、悪路走行時などに駆動装置からの回転変動による外乱がエンジン出力軸に伝えられ上記の時間計測値ＴＩＮＴが変化し第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣの波形が乱れることが考えられるので、本発明は、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有しない車両に対しても適用可能である。

次に、上記図９はエンジン負荷が所定値かつエンジン回転速度が所定値の定常運転条件での特性であるため、エンジン負荷とエンジン回転速度（つまりエンジンの運転条件）が相違すれば、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有する車両においてダンパー機構が第２、第３の失火パラメータの波形の乱れに及ぼす影響（エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有しない車両においては悪路走行中の駆動装置からの回転変動による外乱が第２、第３の失火パラメータの波形の乱れに及ぼす影響）が変化する（つまり第２、第３の失火パラメータの波形の乱れかたが異なる）。具体的には、エンジン負荷とエンジン回転速度の相違で図９の特性における右上がりの直線（第３失火判定用閾値）の位置、従って上記定数項（ＭＡＣＴＨＳ、ＭＡＣＴＨＯ）が変化する。

そこで、エンジンの負荷と回転速度を相違させてエンジンの運転を行い、その運転中の気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣと失火判定結果とをサンプリングし、横軸に第３失火パラメータＭＩＳＣを、縦軸に第２失火パラメータＭＩＳＣＡをとったグラフ上にサンプリングで得た気筒別の２つの失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣから定まる点を記載し、その結果から右上がりの直線（第３失火判定用閾値）の位置を決定し、その直線の定数項（ＭＡＣＴＨＳ、ＭＡＣＴＨＯ）を求めていったところ、図１０、図１１の特性が得られている。すなわち、図１０に示したように所定値ＭＡＣＴＨＳはエンジン負荷が大きくなるほど小さくなり、また図１１に示したように所定値ＭＡＣＴＨＯはエンジン負荷が大きくなるほど大きくなる値である。なお、図１０、図１１においては横軸をエンジン負荷としているが、同様の傾向となる回転速度を横軸としてもかまわない。さらに、図１０、図１１に限定されるものでなく、エンジン負荷と回転速度とをパラメータとするマップで定数項（ＭＡＣＴＨＳ、ＭＡＣＴＨＯ）を構成してもかまわない。

このように、エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有する車両におけるエンジン出力軸へのダンパー機構の作動、非作動に伴う外乱（エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有しない車両においては悪路走行時のエンジン出力軸へ外乱）がエンジンの負荷や回転速度で相違することに対応して、前記直線ｙの式の定数項（ＭＡＣＴＨＳ、ＭＡＣＴＨＯ）を、エンジン負荷（あるいはエンジン負荷及びエンジン回転速度）をパラメータとするテーブルにしてエンジンコントロールユニット７内のメモリに保持させることで、エンジン負荷が相違しても全負荷域で（あるいはエンジン負荷及びエンジン回転速度が相違しても全運転域で）良好な失火判定精度を確保できることとなる。

エンジンコントロールユニット７で実行されるこの制御の内容を以下のフローチャートに基づいて詳述する。

図１２は、失火パラメータを算出するためのもので、点火毎に実行する。実際には、気筒別に失火パラメータを算出し、その算出した気筒別の失火パラメータに基づいて失火が生じているか否かを気筒別に判定しているが、気筒間で算出方法が異なることはないので、気筒を区別することなく述べる。

ステップ１では時間計測値ＴＩＮＴの旧値のシフトを行い、１回前のデーターを２回前のＲＡＭ（エンジンコントロールユニット７内のメモリ）に、３回前を４回前へ、…、また６回前を７回前へと移し変え、ステップ２において新たな時間計測値ＴＩＮＴの計測を行い、これを時間計測値ＴＩＮＴ１に移す。時間計測値ＴＩＮＴの測定区間は、クランク角センサ６からのＲｅｆ信号の入力から所定数のリングギアＰｏｓ信号をカウントした時点を始期、次のＲｅｆ信号が入力される時点を終期とする区間である。

ステップ３では時間計測値ＴＮＴ１、ＴＮＴ６、ＴＮＴ７を用い、前述の（６）式により第２失火パラメータＭＩＳＡを計算する。

ステップ４では第１失火パラメータＭＩＳＢの旧値のシフトを、
ＭＩＳＢ２（ｎｅｗ）←ＭＩＳＢ１（ｏｌｄ）
ＭＩＳＢ１（ｎｅｗ）←ＭＩＳＢ（ｏｌｄ）
のように行い、ステップ５において最新の第１失火パラメータＭＩＳＢを前述の（３）式により計算する。

ステップ６ではシフト後の値である第１失火パラメータＭＩＳＢ２とＭＩＳＢ１とを用いて前述の（７）式により第３失火パラメータＭＩＳＣを計算する。

ステップ７では失火判定が許可されてから所定の点火数以上が経過しているかどうかみて、所定の点火数以上が経過していれば、ステップ８において、すべての失火パラメータの演算を終了したことを示すフラグ（初期値は“０”）を“１”にセットして図１２のフローを終了する。

図１３のフローチャートは、失火判定を行うためのもので、点火毎に実行する。なお、図１３のフローチャートを実行するためには、図１２に示した各失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＢ、ＭＩＳＣの演算が終了していることが条件である。

ステップ１１では失火判定許可条件であるかどうかみる。診断許可条件で診断の許可中かつ診断が許可されて所定数の点火後以降であるとき失火判定許可条件を満たしたと判断し、ステップ１２以降に進む。

ステップ１２では、第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣ（図１２で算出済み）を読み込み、このうち第３失火パラメータＭＩＳＣと第１、第２の失火判定用閾値ＭＣＴＨ１、ＭＣＴＨ２（ＭＣＴＨ２＞ＭＣＴＨ１）とをステップ１３で比較し、第３失火パラメータＭＩＳＣが第１失火判定用閾値ＭＣＴＨ１未満であるときや第３失火パラメータＭＩＳＣが第２失火判定用閾値ＭＣＴＨ２を超えているときには失火判定領域にないと判断し、ステップ１９に進んで失火なしと判定し、図１３のフローを終了する。

ステップ１３で第３失火パラメータＭＩＳＣが第１失火判定用閾値ＭＣＴＨ１以上でかつ第２失火判定用閾値ＭＣＴＨ２以下にある場合には、失火判定領域にある可能性があると判断し、ステップ１４以降に進む。ステップ１４ではエンジン負荷から図１０を内容とするテーブルを検索することにより所定値ＭＡＣＴＨＳを、またステップ１５ではエンジン負荷から図１１を内容とするテーブルを検索することにより所定値ＭＡＣＴＨＯをそれぞれ算出し、ステップ１６でこれら所定値ＭＡＣＴＨＳ、ＭＡＣＴＨＯと上記ステップ１２で得ている第３失火パラメータＭＩＳＣとを用いて次の式により第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３を計算する。
ＭＣＴＨ３＝ＭＩＳＣ×ＭＡＣＴＨＳ＋ＭＡＣＴＨＯ …（９）

この（９）式は上記（８）式と基本的に同じ式である。

ステップ１７ではこの第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３と上記ステップ１２で得ている第２失火パラメータＭＩＳＡとを比較し、第２失火パラメータＭＩＳＡが第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３以上であるときにはステップ１８に進んで失火判定領域にある、つまり失火あり（失火が生じた気筒である）と、また第２失火パラメータＭＩＳＡが第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３未満であるときにはステップ１９に進んで失火判定領域にない、つまり失火なし（失火が生じていない気筒である）とそれぞれ判定し、図１３のフローを終了する。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態（請求項１、３に記載の発明）によれば、磁気ピックアップ５（クランクシャフトの回転位置を検出するセンサ）の信号に基づいて燃焼行程に対応する所定のクランク角度区間に要する時間を気筒別に計測し（図１２のステップ１参照）、この気筒別の時間計測値を点火毎に記憶し（図１２のステップ２参照）、これらの記憶値から失火気筒とエンジン一回転前の対向気筒との時間計測値差と、失火気筒とエンジン一回転後の対向気筒との時間計測値差とを加えた値に基づく第１失火パラメータＭＩＳＢを算出し（図１２のステップ５参照）、同じくこれら記憶値から失火気筒と一点火前の気筒との時間計測値差と、失火気筒と現在の気筒との時間計測値差とを所定の割合（例えば６気筒エンジンでは、失火気筒と一点火前の気筒との時間計測値差が５、失火気筒と現在の気筒との時間計測値差が１の割合）で加えた値に基づく第２失火パラメータＭＩＳＡを算出し（図１２のステップ３参照）、前記第１失火パラメータＭＩＳＢの微分値である第３失火パラメータＭＩＳＣを算出し（図１２のステップ４、６参照）、この第３失火パラメータＭＩＳＣと前記第２失火パラメータＭＩＳＡの関係式を用いて第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３（判定値）を設定し（図１３のステップ１６参照）、この第３失火判定用閾値ＭＣＴＨ３に基づいて失火が生じた気筒であるか否かを判定する（図１３のステップ１７参照）ので、エンジン出力軸に入力される外乱により時間計測値が変化し第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣの波形が乱れる場合にも、失火が生じた気筒であるか否かの判定を精度良く行うことができる。

本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、第３失火判定用閾値を定める右上がりの直線（一次式）の定数項（ＭＡＣＴＨＳ、ＭＡＣＴＨＯ）をエンジンの運転条件に応じて変えるので（図１３のステップ１４、１５、図１０、図１１参照）、第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣの波形の乱れかたがエンジンの運転条件により相違することがあっても、失火が生じた気筒であるか否かの判定を精度良く行うことができる。

実施形態では図９に示したように横軸を第３失火パラメータＭＩＳＣ、縦軸を第２失火パラメータＭＩＳＡとする場合で説明したが、横軸を第２失火パラメータＭＩＳＡ、縦軸を第３失火パラメータＭＩＳＣとする場合であってもかまわない。

実施形態では６気筒エンジンの場合で説明したが、これに限られるものでなく、例えば４気筒エンジンや８気筒エンジンにも適用することができる。例えば、４気筒エンジンでは第１、第２の失火パラメータＭＩＳＢ、ＭＩＳＡが次のようになるので、第３失火パラメータＭＩＳＣは、上記（７）式により、第１失火パラメータＭＩＳＢに基づいて求めればよい。
ＭＩＳＢ＝｛２（ＴＩＮＴ５−ＴＩＮＴ７）＋２（ＴＩＮＴ５−ＴＩＮＴ３）｝
／（ＴＩＮＴ７）³
…（１０）
＝２｛（ＴＩＮＴ５−ＴＩＮＴ７）＋（ＴＩＮＴ５−ＴＩＮＴ３）｝
／（ＴＩＮＴ７）³
…（１０ａ）
ＭＩＳＡ＝｛３（ＴＩＮＴ６−ＴＩＮＴ７）＋１×（ＴＩＮＴ６−ＴＩＮＴ３）｝
／（ＴＩＮＴ７）³
…（１１）

請求項１において時間計測手段の機能は図１２のステップ１により、時間計測値記憶手段の機能は図１２のステップ２により、第１失火パラメータ算出手段の機能は図１２のステップ５により、第２失火パラメータ算出手段の機能は図１２のステップ３により、
第３失火パラメータ算出手段の機能は図１２のステップ４、６により、判定値設定手段の機能は図１３のステップ１６により、失火判定手段の機能は図１３のステップ１７によりそれぞれ果たされている。

請求項３において時間計測処理手順は図１２のステップ１により、時間計測値記憶は図１２のステップ２により、第１失火パラメータ算出処理手順は図１２のステップ５により、第２失火パラメータ算出処理手順は図１２のステップ３により、第３失火パラメータ算出処理手順は図１２のステップ４、６により、判定値設定処理手順は図１３のステップ１６により、失火判定処理手順は図１３のステップ１７によりそれぞれ果たされている。

本発明の第１実施形態のエンジンの失火診断装置の概略構成図。 リングギア上のａ，ｂ，ｃの各計測区間を説明するための図。 第１失火パラメータＭＩＳＢの計算を説明するための波形図。 第２失火パラメータＭＩＳＡの計算を説明するための波形図。 第１失火パラメータＭＩＳＢと第３失火パラメータＭＩＳＣの波形図。 エンジンと駆動装置の間にダンパ機構を有する車両の概略構成図。 エンジン出力軸に外乱が入力される状態での失火後の第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣの波形図。 エンジン出力軸に外乱が入力される状態かつ失火が生じてない状態での第２、第３の失火パラメータＭＩＳＡ、ＭＩＳＣの波形図。 エンジンと駆動装置の間にダンパー機構を有する車両についての実験データをプロットした実験データ図。 所定値ＭＡＣＴＨＳの特性図。 所定値ＭＡＣＴＨＯの特性図。 失火パラメータの算出を説明するためのフローチャート。 失火判定を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ エンジン本体
２ クランクシャフト
４ リングギア
５ 磁気ピックアップ（クランクシャフトの回転位置を検出するセンサ）
６ クランク角センサー
７ エンジンコントロールユニット

Claims (3)

1. ４ストロークの偶数の気筒を備えるエンジンにおいて、
   クランクシャフトの回転位置を検出するセンサの信号に基づいて燃焼行程に対応する所定のクランク角度区間に要する時間を気筒別に計測する時間計測手段と、
   この気筒別の時間計測値を点火毎に記憶する時間計測値記憶手段と、
   これらの記憶値から失火判定対象気筒とエンジン一回転前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒とエンジン一回転後の気筒との時間計測値差とを加えた値に基づく第１失火パラメータを算出する第１失火パラメータ算出手段と、
   同じくこれら記憶値から失火判定対象気筒と一点火前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒と前記一点火前の気筒が次サイクルを迎えたときの次回の点火における気筒との時間計測値差とを所定の割合で加えた値に基づく第２失火パラメータを算出する第２失火パラメータ算出手段と、
   前記第１失火パラメータの微分値である第３失火パラメータを算出する第３失火パラメータ算出手段と、
   前記第２失火パラメータと前記第３失火パラメータとを２軸とする平面上に失火を生ずる気筒のデータ分布があり、この失火を生ずる気筒のデータ分布のある領域を失火判定領域としたとき、失火判定領域と失火判定領域でない領域とを区分けする一次式である、前記第３失火パラメータと前記第２失火パラメータの関係式を用いて、前記第３失火パラメータに対応する判定値を設定する判定値設定手段と、
   前記第３失火パラメータが所定値以上でかつ前記第２失火パラメータが前記判定値以上である場合に、失火判定対象気筒に失火が生じたと判定する失火判定手段と
   を設けたことを特徴とするエンジンの失火診断装置。
2. 前記一次式の定数項をエンジンの運転条件に応じて変えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの失火診断装置。
3. ４ストロークの偶数の気筒を備えるエンジンにおいて、
   クランクシャフトの回転位置を検出するセンサの信号に基づいて燃焼行程に対応する所定のクランク角度区間に要する時間を気筒別に計測する時間計測処理手順と、
   この気筒別の時間計測値を点火毎に記憶する時間計測値記憶処理手順と、
   これらの記憶値から失火判定対象気筒とエンジン一回転前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒とエンジン一回転後の気筒との時間計測値差とを加えた値に基づく第１失火パラメータを算出する第１失火パラメータ算出処理手順と、
   同じくこれら記憶値から失火判定対象気筒と一点火前の気筒との時間計測値差と、失火判定対象気筒と前記一点火前の気筒が次サイクルを迎えたときの次回の点火における気筒との時間計測値差とを所定の割合で加えた値に基づく第２失火パラメータを算出する第２失火パラメータ算出処理手順と、
   前記第１失火パラメータの微分値である第３失火パラメータを算出する第３失火パラメータ算出処理手順と、
   前記第２失火パラメータと前記第３失火パラメータとを２軸とする平面上に失火を生ずる気筒のデータ分布があり、この失火を生ずる気筒のデータ分布のある領域を失火判定領域としたとき、失火判定領域と失火判定領域でない領域とを区分けする一次式である、前記第３失火パラメータと前記第２失火パラメータの関係式を用いて、前記第３失火パラメータに対応する判定値を設定する判定値設定処理手順と、
   前記第３失火パラメータが所定値以上でかつ前記第２失火パラメータが前記判定値以上である場合に、失火判定対象気筒に失火が生じたと判定する失火判定処理手順と
   を含むことを特徴とするエンジンの失火診断方法。

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