JP2005291182A - 失火検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転変動量Ｅの値Ｅ１〜Ｅ４を求めるための角速度ωの最大値ωｍａｘや最小値ωｍｉｎの算出値を、真値に近づけることにより、失火検出に対する信頼性を向上させることができる失火検出装置を提供することにある。
【解決手段】燃焼行程ｂ１〜ｂ４の各々で角速度ωが最大になると予想されるクランク角θｍａｘを含むように第１クランク角範囲ａ１を設定し、燃焼行程ｂ１〜ｂ４の各々で角速度ωが最小になると予想されるクランク角θｍｉｎを含むように第２クランク角範囲ａ２を設定する。そして、連続的に計測されたクランク角θおよび角速度ωを用いて、第１クランク角範囲ａ１で最大値ωｍａｘを算出し、第２クランク角範囲ａ２で最小値ωｍｉｎを算出する。これにより、最大値ωｍａｘおよび最小値ωｍｉｎの算出値を、真値に近づけることができるので、失火検出に対する信頼性を向上させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの気筒での燃料の燃焼異常（以下、失火と呼ぶ）を検出する失火検出装置に関する。

〔従来の技術〕
従来より、エンジンの気筒で燃料が完全に燃焼しない等の失火が発生したことを検出するための失火検出装置が、種々、考えられている。失火が発生するとエンジン出力が低下し回転変動が増大するため、失火を検出するための失火検出装置は極めて重要である。ここで、回転変動とは、エンジンのクランクシャフトの回転トルクを燃料の燃焼により得ることに伴うクランクシャフトの角速度（以下、角速度と呼ぶ）ωの不可避的かつ周期的な変動である。

そして、従来より、失火検出装置は回転変動量Ｅを計測することにより失火の検出を行っている。回転変動量Ｅは、例えば、いずれかの気筒（当該気筒と呼ぶ）で燃料の燃焼が行われた時（当該気筒燃焼時と呼ぶ）の角速度ωの最大値ωｍａｘと当該気筒燃焼時の角速度ωの最小値ωｍｉｎとの差、当該気筒の次に燃料の燃焼が行われる気筒（次気筒と呼ぶ）で燃料の燃焼が行われた時（次気筒燃焼時と呼ぶ）の最大値ωｍａｘと当該気筒燃焼時の最小値ωｍｉｎとの差などとして定義されている。また、回転変動量Ｅは、角速度ωの最大値ωｍａｘ、または角速度ωの最小値ωｍｉｎそのものとして定義される場合もある。

そして、失火検出装置は、回転変動量Ｅの変化量と、この変化量に対する閾値との比較結果に応じて失火が発生したか否かの判断を行う。なお、回転変動量Ｅの算出に用いる角速度ωは、クランク角検出手段から出力される電気信号（以下、クランク角信号と呼ぶ）を用いて計測される。このクランク角検出手段は、クランクシャフトの端部に取り付けられる被検出部と、被検出部の回転に合わせてクランク角信号を出力する検出部とを備えている。

〔従来の技術の不具合〕
しかし、従来のクランク角検出手段の被検出部は、所定の角度ピッチごとに外周に凸状歯が形成される金属プレートである。このため、クランク角信号は、例えば、図６（ａ）に示すようにクランク角θの３０°ＣＡごとにパルス状に変化するので、角速度ωの計測値は、図６（ｂ）に示すように３０°ＣＡごとの離散的な値になる。

そこで、当該気筒燃焼時の角速度ωの最大値ωｍａｘおよび最小値ωｍｉｎは、所定のクランク角θにおける角速度ωの計測値を当てはめることにより算出されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、エンジンが４気筒の場合、最大値ωｍａｘは、クランク角θが３０、２１０、３９０、５７０°ＣＡにおける角速度ωの計測値であり、最小値ωｍｉｎは、クランク角θが１２０、３００、４８０、６６０°ＣＡにおける角速度ωの計測値である。このため、最大値ωｍａｘや最小値ωｍｉｎの算出値は、真値との誤差が大きいので、失火検出に対する信頼性が低い。

さらに、金属プレートは外周の一部において、パルス数をカウントする基準位置を検出するために、凸状歯が形成されていない欠落部を有する。このため、欠落部に対応するクランク角θでは、クランク角信号が他のクランク角信号よりも遅れてパルス状に変化する（図６（ａ）参照）。このため、角速度ωの計測値は、欠落部に対応するクランク角θ（１２０°、４８０°）で急降下し、次に計測が行われるクランク角θ（１５０°、５１０°）で急上昇してしまう（図６（ｂ）参照）。このため、欠落部の影響を受けるクランク角θでは、最大値ωｍａｘや最小値ωｍｉｎの算出値と真値との誤差がさらに大きい。
特開平９−３２６２０号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、回転変動量を求めるための角速度の最大値や最小値の算出値を、真値に近づけることにより、失火検出に対する信頼性を向上させることができる失火検出装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の失火検出装置は、角速度を計測するための信号を連続的に検出するクランク角検出手段と、少なくとも各気筒の燃焼行程の一部に対応するように設定される第１クランク角範囲と、第１クランク角範囲よりも遅れた範囲であって、燃焼行程の一部に対応するように設定される第２クランク角範囲と、当該気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、当該気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を当該気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段とを備える。
これにより、各気筒で燃料の燃焼が行われた時の角速度が最大になると予想されるクランク角を含むように第１クランク角範囲を設定し、各気筒で燃料の燃焼が行われた時の角速度が最小になると予想されるクランク角を含むように第２クランク角範囲を設定すれば、角速度の最大値および最小値を含むと予想される範囲で、角速度が連続的に計測される。この結果、角速度の最大値および最小値の算出値を、真値に近づけることができる。このため、当該気筒燃焼時の角速度の最大値と当該気筒燃焼時の角速度の最小値との差を媒介変数、すなわち回転変動量とする場合の失火検出に対する信頼性を向上させることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、当該気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、任意次気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を任意次気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との差に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の差を用いることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、任意次気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、任意次気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を任意次気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との比に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の比を用いることができる。ここで、回転変動量の算出に用いられる角速度は、エンジン回転数や負荷などのエンジンの状態に応じて変動するので、失火発生時の回転変動量も正常時の回転変動量も、エンジンの状態に応じて変動する。このため、失火判定の目安となる閾値を、エンジンの状態に応じて変更する必要がある。しかし、回転変動量の気筒間の比を算出すれば、エンジンの状態の影響を低減することができるので、閾値の変更幅を縮小することができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の失火検出装置は、次気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、当該気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を当該気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段を備える。
これにより、次気筒燃焼時の角速度の最大値と当該気筒燃焼時の角速度の最小値との差を回転変動量とする場合の失火検出に対する信頼性を向上させることができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、次気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意２次気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、任意２次気筒の直前に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を任意次気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との差に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の差を用いることができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、任意２次気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、任意次気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を任意次気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との比に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の比を用いることができるとともに、失火判定の目安となる閾値の変更幅を縮小することができる。

〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の失火検出装置は、少なくとも各気筒の燃焼行程の一部に対応するように設定されるクランク角範囲、および当該気筒のクランク角範囲で計測された角速度の最大値を当該気筒の媒介変数とし、当該気筒の媒介変数に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段を備える。
これにより、当該気筒燃焼時の角速度の最大値を回転変動量とする場合の失火検出に対する信頼性を向上させることができる。

〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、当該気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒のクランク角範囲で計測された角速度の最大値を任意次気筒の媒介変数とし、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との差に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の差を用いることができる。

〔請求項９の手段〕
請求項９に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、任意次気筒のクランク角範囲で計測された角速度の最大値を任意次気筒の媒介変数とし、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との比に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の比を用いることができるとともに、失火判定の目安となる閾値の変更幅を縮小することができる。

〔請求項１０の手段〕
請求項１０に記載の失火検出装置は、当該気筒のクランク角範囲で計測された角速度の最小値を当該気筒の媒介変数とし、当該気筒の媒介変数に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段を備える。
これにより、当該気筒燃焼時の角速度の最小値を回転変動量とする場合の失火検出に対する信頼性を向上させることができる。

〔請求項１１の手段〕
請求項１１に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、任意次気筒のクランク角範囲で計測された角速度の最小値を任意次気筒の媒介変数とし、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との差に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の差を用いることができる。

〔請求項１２の手段〕
請求項１２に記載の失火検出装置は、失火判定手段が、任意次気筒のクランク角範囲で計測された角速度の最小値を任意次気筒の媒介変数とし、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との比に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量の変化量として、回転変動量の気筒間の比を用いることができるとともに、失火判定の目安となる閾値の変更幅を縮小することができる。

最良の形態１の失火検出装置は、クランクシャフトの角速度を計測するための信号を連続的に検出するクランク角検出手段と、少なくとも各気筒の燃焼行程の一部に対応するように設定される第１クランク角範囲と、第１クランク角範囲よりも遅れた範囲であって、燃焼行程の一部に対応するように設定される第２クランク角範囲と、当該気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、当該気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を当該気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段とを備える。
さらに、失火判定手段は、当該気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、任意次気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を任意次気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との差に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。

最良の形態２の失火検出装置は、失火判定手段が、任意次気筒の第１クランク角範囲で計測された角速度の最大値と、任意次気筒の第２クランク角範囲で計測された角速度の最小値との差を任意次気筒の媒介変数として算出し、当該気筒の媒介変数と任意次気筒の媒介変数との比に応じて、当該気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の失火検出装置１の構成を図１ないし図３に基づいて説明する。
失火検出装置１は、図１に示すごとく、クランク角θや角速度ωを計測するためのクランク角信号を連続的に検出するクランク角検出手段３と、クランク角信号やその他の検出手段から検出される電気信号が入力されるとともに失火検出等の各種の制御を実行する電子制御装置（ＥＣＵ）５とを備える。

ここで、失火検出装置１を含むエンジン制御装置７を、図１を用いて説明する。エンジン制御装置７は、例えば４つの気筒＃１〜＃４を有するエンジン９と、クランク角検出手段３、スロットルセンサ１１、エアフローメータ１３および水温センサ１５などの各種検出手段と、ＥＣＵ５とを備える。

エンジン９は、吸気管１７から供給される燃料と空気との混合気を気筒＃１〜＃４の燃焼室１９で爆発、燃焼させ、排気ガスを排気管２１から排出させることにより、ピストン２３を気筒＃１〜＃４内で直線往復動させるとともにクランクシャフト（図示せず）を回転させる周知構造である。

吸気管１７には、燃焼室１９に吸入される空気量を調節するスロットルバルブ２５、および燃焼室１９に吸入される空気に燃料を噴射供給するインジェクタ２７が配置されている。

燃焼室１９の上部には、燃焼室１９に混合気を吸入するための吸気バルブ２９、燃焼室１９から排気ガスを排出するための排気バルブ３１、混合気に着火することにより燃料の燃焼を開始させる点火プラグ３３が配置されている。吸気、排気バルブ２９、３１は、各々、吸気側、排気側カム軸３５、３７により駆動されるとともに、吸気側、排気側可変バルブタイミング機構３９、４１により、開閉タイミングが調節されている。

気筒＃１〜＃４が形成されるシリンダブロック４３には、冷却水が循環される冷却水路４５が設けられ、ピストンリング４７と気筒＃１〜＃４の内周壁との摺動により発生する熱が除去される。また、ピストン２３とクランクシャフトとは、コンロッド４９により連結されている。

クランク角検出手段３は、クランク角信号を検出してＥＣＵ５へ出力する。クランク角検出手段３は、クランクシャフトに取り付けられる被検出部（図示せず）と、被検出部の回転に合わせてクランク角信号を出力する検出部（図示せず）とを備えている。本実施例では、被検出部は、例えばクランクシャフトに取り付けられてクランクシャフトとともに回転する永久磁石（図示せず）を具備し、検出部は、例えば永久磁石の回転に伴い誘起される起電力が正弦曲線状に連続的に経時変化するコイル（図示せず）を具備する。

これにより、クランク角検出手段３は、例えば図２（ａ）に示すように、コイルに誘起される起電力を逆三角関数で変換することにより、クランク角θに対してリニアなクランク角信号を出力することができる。このため、例えば図２（ｂ）に示すように、角速度ωを連続的な値として計測できる。

スロットルセンサ１１は、図１に示すように、スロットルバルブ２５の開度を計測するための電気信号を検出してＥＣＵ５へ出力する。エアフローメータ１３は、燃焼室１９に吸入される空気量を計測するための電気信号を検出してＥＣＵ５へ出力する。水温センサ１５は、冷却水路４５の冷却水温度を計測するための電気信号を検出してＥＣＵ５へ出力する。

ＥＣＵ５は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ５１、各種プログラムやデータを記憶するＲＯＭ５３、ＲＡＭ５５およびバックアップＲＡＭ５７などの記憶装置、入力装置（図示せず）および出力装置（図示せず）などを有する。そして、ＥＣＵ５は、クランク角検出手段３、スロットルセンサ１１、エアフローメータ１３および水温センサ１５などの各種検出手段で検出された電気信号が入力され、これらの電気信号に応じてインジェクタ２７、点火プラグ３３、および吸気側、排気側可変バルブタイミング機構３９、４１などを駆動するための電気信号を出力する。以上により、ＥＣＵ５は、エンジン９の点火時期制御や燃料噴射時期制御を実行する。

また、ＥＣＵ５は、クランク角検出手段３から出力されるクランク角信号に応じて失火が発生したか否かを判定する失火判定手段としての機能を有する。また、ＥＣＵ５は、失火判定をする際に用いる第１クランク角範囲ａ１、第２クランク角範囲ａ２を記憶する。

第１クランク角範囲ａ１は、図３に示すように燃焼行程ｂ１〜ｂ４の一部に対応するように設定される範囲である。ここで、燃焼行程ｂ１〜ｂ４とは、気筒＃１〜＃４の燃焼室１９に供給された混合気が圧縮されて、ピストン２３が気筒＃１〜＃４の各々の上死点ＴＤＣ１〜ＴＤＣ４に到達してから、燃料の燃焼が開始されてピストン２３が気筒＃１〜＃４の各々の下死点に到達するまでの行程である。本実施例のエンジン９のように４つの気筒＃１〜＃４を有する場合、燃焼行程ｂ１〜ｂ４は、ほぼ、当該気筒＃１〜＃４のピストン２３が上死点ＴＤＣ１〜ＴＤＣ４に到達してから、次気筒＃１〜＃４のピストン２３が上死点ＴＤＣ１〜ＴＤＣ４に到達するまでの期間に相当する。第１クランク角範囲ａ１は、燃焼行程ｂ１〜ｂ４の各々で角速度ωが最大になると予想されるクランク角θｍａｘを含むように設定される。すなわち、第１クランク角範囲ａ１は、燃焼行程ｂ１〜ｂ４ごとに設定される。

第２クランク角範囲ａ２は、図３に示すように第１クランク角範囲ａ１よりも遅れた範囲であって、燃焼行程ｂ１〜ｂ４の一部に対応するように設定される範囲である。第２クランク角範囲ａ２は、燃焼行程ｂ１〜ｂ４の各々で角速度ωが最小になると予想されるクランク角θｍｉｎを含むように設定される。すなわち、第２クランク角範囲ａ２は、燃焼行程ｂ１〜ｂ４ごとに設定される。

〔実施例１の失火検出方法〕
実施例１の失火検出装置１を用いた失火検出方法を、図４に示す失火検出フローに基づいて説明する。失火検出フローは、所定のプログラムとしてＥＣＵ５に記憶されるとともに、ＥＣＵ５により実行される。また、ＥＣＵ５は、失火検出フローを実行することにより、失火判定手段として機能する。

まず、ステップＳ１、Ｓ２で入力されたクランク角信号を用いてクランク角θおよび角速度ωが計測される。次に、ステップＳ３でクランク角θが当該気筒＃１〜＃４の第１クランク角範囲ａ１に含まれているか否かが判定され、含まれていると判定された場合（ＹＥＳ）にはステップＳ４、Ｓ５で角速度ωの最大値ωｍａｘが算出される。すなわち、ステップＳ４で角速度ωの計測値が現在の最大値ωｍａｘよりも大きいか否かが判定される。そして、角速度ωの計測値が現在の最大値ωｍａｘよりも大きいと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ５で最大値ωｍａｘを角速度ωの計測値に置き換える。

次に、ステップＳ３でクランク角θが当該気筒＃１〜＃４の第１クランク角範囲ａ１に含まれていないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ６でクランク角θが当該気筒＃１〜＃４の第２クランク角範囲ａ２に含まれているか否かが判定される。含まれていると判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ７、Ｓ８で角速度ωの最小値ωｍｉｎが算出される。すなわち、ステップＳ７で角速度ωの計測値が現在の最小値ωｍｉｎよりも小さいか否かが判定される。そして、角速度ωの計測値が現在の最小値ωｍｉｎよりも小さいと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ８で最小値ωｍｉｎを角速度ωの計測値に置き換える。

次に、ステップＳ６でクランク角θが当該気筒＃１〜＃４の第２クランク角範囲ａ２に含まれていないと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ９で次気筒＃１〜＃４のピストン２３が上死点ＴＤＣ１〜ＴＤＣ４にあるか否かが判定される。上死点ＴＤＣ１〜ＴＤＣ４にあると判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１０〜Ｓ１２で、当該気筒＃１〜＃４で失火が発生したか否かの判定が行われる。すなわち、ステップＳ１０で最大値ωｍａｘと最小値ωｍｉｎとの差、すなわち回転変動量Ｅが算出される。次に、ステップＳ１１で現在の回転変動量Ｅと、前回の失火検出フローで算出された回転変動量（以下、直近値と呼ぶ）Ｅ′との差ΔＥが算出される。そして、ステップＳ１２で差ΔＥが所定値Ｃよりも大きいと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１３へ進み失火が発生したと判定される。また、ステップＳ１２で差ΔＥが所定値Ｃよりも小さいと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ１４へ進み、燃料の燃焼が正常に行われたと判定される。

そして、ステップＳ１５で直近値Ｅ′を現在の回転変動量Ｅに置き換え、ステップＳ１６で角速度ωの最大値ωｍａｘおよび最小値ωｍｉｎを初期値に置き換えた後、失火検出フローを終了する。

〔実施例１の作用〕
実施例１の失火検出装置１の作用を説明する。
失火検出装置１は、失火検出フローを実行することにより、図３に示すごとく、各々の燃焼行程ｂ１〜ｂ４において、第１クランク角範囲ａ１で最大値ωｍａｘが算出され、第２クランク角範囲ａ２で最小値ωｍｉｎが算出される。また、各気筒＃１〜＃４のピストン２３が上死点ＴＤＣ１〜ＴＤＣ４に到達するたびに、回転変動量Ｅおよび差ΔＥが算出される。

図３（ａ）では、エンジン９が高回転かつ低負荷の状態で作動している場合の角速度ωの経時変化が示されている。ここで、トレンドＴ１は、気筒＃１の燃焼行程ｂ１で失火が発生した異常時の角速度ωの経時変化であり、トレンドＴ２は、失火が発生しない正常時の角速度ωの経時変化である。

燃焼行程ｂ１で失火が発生すると、回転変動量Ｅの燃焼行程ｂ１における値Ｅ１と燃焼行程ｂ３における値Ｅ３との差ΔＥは所定値Ｃよりも大きくなる。そして、気筒＃３のピストン２３が上死点ＴＤＣ３に到達したときに、気筒＃１で失火が発生したと判定される。燃焼行程ｂ３における値Ｅ３と燃焼行程ｂ４における値Ｅ４との差ΔＥ、燃焼行程ｂ４における値Ｅ４と燃焼行程ｂ２における値Ｅ２との差ΔＥ、および燃焼行程ｂ２における値Ｅ２と燃焼行程ｂ１における値Ｅ１との差ΔＥは、所定値Ｃよりも小さい。このため、気筒＃４、＃２、＃１のピストン２３が上死点ＴＤＣ４、ＴＤＣ２、ＴＤＣ１に到達したときに、気筒＃３、＃４、＃２で燃料の燃焼が正常に行われたと判定される。

図３（ｂ）では、エンジン９が高負荷の状態で作動している場合の角速度ωの経時変化が示されている。ここで、トレンドＴ３は、気筒＃１の燃焼行程ｂ１で失火が発生した異常時の角速度ωの経時変化であり、トレンドＴ４は、失火が発生しない正常時の角速度ωの経時変化である。

燃焼行程ｂ１で失火が発生すると、回転変動量Ｅの燃焼行程ｂ１における値Ｅ１と燃焼行程ｂ３における値Ｅ３との差ΔＥは所定値Ｃよりも大きくなる。そして、気筒＃３のピストン２３が上死点ＴＤＣ３に到達したときに、気筒＃１で失火が発生したと判定される。燃焼行程ｂ３における値Ｅ３と燃焼行程ｂ４における値Ｅ４との差ΔＥ、燃焼行程ｂ４における値Ｅ４と燃焼行程ｂ２における値Ｅ２との差ΔＥ、および燃焼行程ｂ２における値Ｅ２と燃焼行程ｂ１における値Ｅ１との差ΔＥは、所定値Ｃよりも小さい。このため、気筒＃４、＃２、＃１のピストン２３が上死点ＴＤＣ４、ＴＤＣ２、ＴＤＣ１に到達したときに、気筒＃３、＃４、＃２で燃料の燃焼が正常に行われたと判定される。なお、燃焼行程ｂ３、ｂ４では、最小値ωｍｉｎの方が最大値ωｍａｘよりも大きいため、値Ｅ３、Ｅ４は負の値として算出される。

このように、実施例１の失火検出装置１は、当該気筒＃１〜＃４の回転変動量Ｅと次気筒＃１〜＃４の回転変動量Ｅとの差ΔＥに応じて、当該気筒＃１〜＃４で失火が発生したか否かの判定を行う。すなわち、実施例１の失火検出装置１は、当該気筒＃１〜＃４の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒＃１〜＃４の回転変動量Ｅの中から、次気筒＃１〜＃４の回転変動量Ｅを、差ΔＥを求めるための媒介変数として用いている。より具体的に説明すると、実施例１では、例えば気筒＃１で失火が発生したか否かの判定を行う場合、気筒＃１の次以降に燃料の噴射が行われる気筒＃３、＃４、＃２、＃１（以降、＃３、＃４、＃２、＃１が繰り返される）の中から、気筒＃１の次に燃料の噴射が行われる気筒＃３の回転変動量Ｅ３を、差ΔＥを求めるための媒介変数として用いている。

〔実施例１の効果〕
実施例１の失火検出装置１によれば、第１クランク角範囲ａ１は、燃焼行程ｂ１〜ｂ４の各々で角速度ωが最大になると予想されるクランク角θｍａｘを含むように設定され、第２クランク角範囲ａ２は、燃焼行程ｂ１〜ｂ４の各々で角速度ωが最小になると予想されるクランク角θｍｉｎを含むように設定される。そして、連続的に計測されたクランク角θおよび角速度ωを用いて、当該気筒＃１〜＃４の第１クランク角範囲ａ１で最大値ωｍａｘが算出され、当該気筒＃１〜＃４の第２クランク角範囲ａ２で最小値ωｍｉｎが算出される。そして、最大値ωｍａｘと最小値ωｍｉｎとの差を回転変動量Ｅとし、この回転変動量Ｅに基づいて失火が発生したか否かの判定が行われる。
これにより、最大値ωｍａｘおよび最小値ωｍｉｎの算出値を、真値に近づけることができるので、失火検出に対する信頼性を向上させることができる。なお、失火検出装置１を用いれば、点火時期制御などの実行に伴い燃料の燃焼開始時期が遅角したり進角したりしても、最大値ωｍａｘおよび最小値ωｍｉｎの算出値を、真値に近づけることができる。さらに、突発的な角速度ωの変動が生じても、最大値ωｍａｘおよび最小値ωｍｉｎの算出値を、真値に近づけることができる。

また、クランク角検出手段３は、クランク角θに対して、リニアなクランク角信号を出力することができる。
これにより、パルス数をカウントする基準位置を検出する必要がなくなるので、従来のような基準位置の検出に伴う角速度ωの計測値の大幅変動が発生しない。このため、すべてのクランク角θで、最大値ωｍａｘや最小値ωｍｉｎの算出値を、真値に近づけることができる。

また、最大値ωｍａｘの算出は第１クランク角範囲ａ１においてのみ行われ、最小値ωｍｉｎの算出は、第２クランク角範囲ａ２においてのみ行われる。
これにより、第１、第２クランク角範囲ａ１、ａ２を狭くするほど、ＥＣＵ５の演算負荷を低減することができる。

〔実施例２の失火検出方法〕
実施例２の失火検出フローでは、当該気筒＃１〜＃４で失火が発生したか否かの判定を行う際に、直近値Ｅ′と現在の回転変動量Ｅとの比δＥを算出する。そして、失火検出フローは、比δＥに応じて、当該気筒＃１〜＃４で失火が発生したか否かの判定を行う。すなわち、図５に示すように、ステップＳ３１で直近値Ｅ′と、現在の回転変動量Ｅとの比δＥが算出される。そして、ステップＳ３２で比δＥが所定値Ｃ２よりも大きいと判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３３へ進み失火が発生したと判定される。また、ステップＳ３２で比δＥが所定値Ｃ２よりも小さいと判定された場合（ＮＯ）、ステップＳ３４へ進み、燃料の燃焼が正常に行われたと判定される。なお、図５のステップＳ２１〜Ｓ３０、およびステップＳ３５、Ｓ３６は、図４のステップＳ１〜Ｓ１０、およびステップＳ１５、Ｓ１６に相当する。

〔実施例２の効果〕
実施例２の失火検出装置１は、直近値Ｅ′と現在の回転変動量Ｅとの比δＥを算出し、この比δＥに応じて、当該気筒＃１〜＃４で失火が発生したか否かの判定を行う。
これにより、失火判定に用いられる回転変動量Ｅの変化量として、回転変動量Ｅの気筒間の比δＥを用いることができる。ここで、回転変動量Ｅの算出に用いられる角速度ωは、エンジン回転数や負荷などのエンジン９の状態に応じて変動するので、失火発生時の回転変動量Ｅも正常時の回転変動量Ｅも、エンジン９の状態に応じて変動する。このため、失火判定の目安となる閾値を、エンジン９の状態に応じて変更する必要がある。しかし、回転変動量Ｅの気筒間の比δＥを算出すれば、エンジン９の状態の影響を低減することができるので、閾値（すなわち、所定値Ｃ２）の変更幅を縮小することができる。

〔変形例〕
本実施例では、当該気筒＃１〜＃４の第１クランク角範囲ａ１で計測された角速度ωの最大値ωｍａｘと、当該気筒＃１〜＃４の第２クランク角範囲ａ２で計測された角速度ωの最小値ωｍｉｎとの差を回転変動量Ｅとして算出し、この回転変動量Ｅに応じて失火検出を行ったが、次気筒＃１〜＃４の第１クランク角範囲ａ１で求められる最大値ωｍａｘと、当該気筒＃１〜＃４の第２クランク角範囲ａ２で求められる最小値ωｍｉｎとの差を回転変動量Ｅとして算出し、この回転変動量Ｅに応じて失火検出を行ってもよい。
また、当該気筒＃１〜＃４の第１クランク角範囲ａ１で求められる最大値ωｍａｘを回転変動量Ｅとし、この回転変動量Ｅに応じて失火検出を行ってもよい。さらに、当該気筒＃１〜＃４の第２クランク角範囲ａ２で求められる最小値ωｍｉｎを回転変動量Ｅとし、この回転変動量Ｅに応じて失火検出を行ってもよい。

本実施例では、任意次気筒＃１〜＃４の回転変動量Ｅの中から、次気筒＃１〜＃４の回転変動量Ｅを、差ΔＥまたは比δＥを求めるための媒介変数として選択して用いたが、次気筒の次以降に燃料の噴射が行われる任意２次気筒＃１〜＃４の回転変動量Ｅを選択して用いてもよい。例えば気筒＃１で失火が発生したか否かの判定を行う場合、気筒＃１の次の気筒＃３よりも後に燃料の噴射が行われる気筒＃４、＃２、＃１（以降、＃３、＃４、＃２、＃１が繰り返される）の中から、差ΔＥまたは比δＥを求めるための媒介変数を選択してもよい。すなわち、差ΔＥまたは比δＥを求めるための媒介変数を、当該気筒＃１〜＃４のエンジンサイクルよりも後のエンジンサイクルにおける任意次気筒（または任意２次気筒）＃１〜＃４の回転変動量Ｅの中から選択してもよい。

本実施例では、当該気筒＃１〜＃４の第１、第２クランク角範囲ａ１、ａ２は、当該気筒＃１〜＃４の燃焼行程ｂ１〜ｂ４に納まるように設定されたが、例えば、第１クランク角範囲ａ１が、当該気筒＃１〜＃４の前に燃料の燃焼が行われる気筒＃１〜＃４の燃焼行程ｂ１〜ｂ４にまたがるように設定されてもよい。また、第２クランク角範囲ａ２が、次気筒＃１〜＃４の燃焼行程ｂ１〜ｂ４にまたがるように設定されてもよい。

本実施例では、クランク角θが第１、第２クランク角範囲ａ１、ａ２に含まれるか否かを判定する前に角速度ωを計測したが、クランク角θが第１、第２クランク角範囲ａ１、ａ２に含まれるか否かを判定した後に角速度ωを計測してもよい。これにより、ＥＣＵ５による角速度ωの計測回数が減るので、ＥＣＵ５の演算負荷を低減できる。

失火検出装置を含むエンジン制御装置の構成図である（実施例１）。 （ａ）は、クランク角とクランク角信号との相関図であり、（ｂ）は、角速度の推移の一例を示すグラフである（実施例１）。 （ａ）は、エンジンが高回転かつ低負荷の状態で作動しているときの角速度の推移を示すグラフであり、（ｂ）は、エンジンが高負荷の状態で作動しているときの角速度の推移を示すグラフである（実施例１）。 失火検出フローを示すフローチャートである（実施例１）。 失火検出フローを示すフローチャートである（実施例２）。 （ａ）は、クランク角とクランク角信号との相関図であり、（ｂ）は、角速度の推移の一例を示すグラフである（従来例）。

符号の説明

１ 失火検出装置
３ クランク角検出手段
５ ＥＣＵ（失火判定手段）
９ エンジン
＃１〜＃４ 気筒
ω 角速度
ωｍａｘ 最大値
ωｍｉｎ 最小値
ａ１ 第１クランク角範囲（クランク角範囲）
ａ２ 第２クランク角範囲（クランク角範囲）
ｂ１〜ｂ４ 燃焼行程
Ｅ 回転変動量（媒介変数）

Claims (12)

1. エンジンの気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを検出する失火検出装置であって、
   クランクシャフトの角速度を計測するための信号を連続的に検出するクランク角検出手段と、
   少なくとも各気筒の燃焼行程の一部に対応するように設定される第１クランク角範囲と、
   この第１クランク角範囲よりも遅れた範囲であって、前記燃焼行程の一部に対応するように設定される第２クランク角範囲と、
   前記気筒の前記第１クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値と、前記気筒の前記第２クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値との差を前記気筒の媒介変数として算出し、前記気筒の媒介変数に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段と
   を備える失火検出装置。
2. 請求項１に記載の失火検出装置において、
   前記失火判定手段は、
   前記気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記第１クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値と、前記任意次気筒の前記第２クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値との差を前記任意次気筒の媒介変数として算出し、
   前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との差に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
   を特徴とする失火検出装置。
3. 請求項１に記載の失火検出装置において、
   前記失火判定手段は、
   前記気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記第１クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値と、前記任意次気筒の前記第２クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値との差を前記任意次気筒の媒介変数として算出し、
   前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との比に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
   を特徴とする失火検出装置。
4. エンジンの気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを検出する失火検出装置であって、
   クランクシャフトの角速度を計測するための信号を連続的に検出するクランク角検出手段と、
   少なくとも各気筒の燃焼行程の一部に対応するように設定される第１クランク角範囲と、
   この第１クランク角範囲よりも遅れた範囲であって、前記燃焼行程の一部に対応するように設定される第２クランク角範囲と、
   前記気筒の次に燃料の燃焼が行われる次気筒の前記第１クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値と、前記気筒の前記第２クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値との差を前記気筒の媒介変数として算出し、前記気筒の媒介変数に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段と
   を備える失火検出装置。
5. 請求項４に記載の失火検出装置において、
   前記失火判定手段は、
   前記次気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意２次気筒の前記第１クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値と、前記任意２次気筒の直前に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記第２クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値との差を前記任意次気筒の媒介変数として算出し、
   前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との差に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
   を特徴とする失火検出装置。
6. 請求項４に記載の失火検出装置において、
   前記失火判定手段は、
   前記次気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意２次気筒の前記第１クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値と、前記任意２次気筒の直前に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記第２クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値との差を前記任意次気筒の媒介変数として算出し、
   前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との比に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
   を特徴とする失火検出装置。
7. エンジンの気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを検出する失火検出装置であって、
   クランクシャフトの角速度を計測するための信号を連続的に検出するクランク角検出手段と、
   少なくとも各気筒の燃焼行程の一部に対応するように設定されるクランク角範囲と、
   前記気筒の前記クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値を前記気筒の媒介変数とし、前記気筒の媒介変数に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段と
   を備える失火検出装置。
8. 請求項７に記載の失火検出装置において、
   前記失火判定手段は、
   前記気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値を前記任意次気筒の媒介変数とし、
   前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との差に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
   を特徴とする失火検出装置。
9. 請求項７に記載の失火検出装置において、
   前記失火判定手段は、
   前記気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記クランク角範囲で計測された前記角速度の最大値を前記任意次気筒の媒介変数とし、
   前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との比に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
   を特徴とする失火検出装置。
10. エンジンの気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを検出する失火検出装置であって、
    クランクシャフトの角速度を計測するための信号を連続的に検出するクランク角検出手段と、
    少なくとも各気筒の燃焼行程の一部に対応するように設定されるクランク角範囲と、
    前記気筒の前記クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値を前記気筒の媒介変数とし、前記気筒の媒介変数に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定する失火判定手段と
    を備える失火検出装置。
11. 請求項１０に記載の失火検出装置において、
    前記失火判定手段は、
    前記気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値を前記任意次気筒の媒介変数とし、
    前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との差に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
    を特徴とする失火検出装置。
12. 請求項１０に記載の失火検出装置において、
    前記失火判定手段は、
    前記気筒の次以降に燃料の燃焼が行われる任意次気筒の前記クランク角範囲で計測された前記角速度の最小値を前記任意次気筒の媒介変数とし、
    前記気筒の媒介変数と前記任意次気筒の媒介変数との比に応じて、前記気筒で燃料の燃焼に異常が発生したか否かを判定すること
    を特徴とする失火検出装置。

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