JP7390433B1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】失火が発生した気筒を特定するとともに、その気筒の失火を抑制し、燃焼状態を安定させることによって、排気ガス特性及びアイドル安定性を改善することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】本発明による内燃機関の制御装置では、複数の気筒を有する内燃機関３の回転速度を表す回転速度パラメータ（時間パラメータＣＲＭＥ）を検出し、複数の気筒の各燃焼行程において検出された回転速度パラメータに基づき、点火ごとの失火である単失火を気筒ごとに検出し（ステップ２～７、９）、単失火の検出回数を失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）として気筒ごとにカウントし（ステップ８、１０）、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）に基づき、その気筒において失火が発生しているか否かを判定し（ステップ１１～１２）、失火が発生していると判定された気筒の点火時期ＩＧＬＯＧを進角側に補正する（ステップ２５、２６、ステップ３４）。【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に失火状態を判定し、その判定結果に応じて点火時期を制御する制御装置に関する。

従来の内燃機関の失火判定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この装置では、所定の失火判定期間（例えば内燃機関の２００回転相当）中に、内燃機関の回転変化量を点火動作ごとに算出し、この回転変化量が単失火判定値を上回ったときに、単失火（各点火における個々の失火）が検出されたとし、その検出回数を失火カウンタ値としてカウントする。また、単失火が検出されるごとに、そのときの内燃機関の運転状態（回転数、負荷や水温など）に応じて、総合失火判定値を更新する。

そして、失火判定期間の終了時に、失火カウンタ値と総合失火判定値を比較し、前者が後者を上回っているときに、失火判定期間において、失火が発生したと判定する。これにより、失火の発生しやすさに影響を及ぼす内燃機関の運転状態を反映させながら、失火判定期間における失火の有無が総合的に判定される。

特開平７－１１９５３５号公報

しかし、上述した従来の失火判定装置では、失火が発生した気筒が特定されることはなく、所定の失火判定期間における失火の有無が総合的に判定されるにすぎない。また、失火した気筒を特定できないため、その気筒を対象として、失火を抑制し、燃焼状態を安定させるための制御を適切に行えず、ひいては排気ガス特性やアイドル安定性の低下を招いてしまう。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、失火が発生した気筒を特定するとともに、その気筒の失火を抑制し、燃焼状態を安定させることによって、排気ガス特性及びアイドル安定性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関の制御装置は、複数の気筒を有する内燃機関３の回転速度を表す回転速度パラメータ（実施形態における（以下、本項において同じ）時間パラメータＣＲＭＥ、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦ）を検出する回転速度パラメータ検出手段（クランク角度位置センサ１３、ＥＣＵ２）と、複数の気筒の各燃焼行程において検出された回転速度パラメータに基づき、点火ごとの失火である単失火を気筒ごとに検出する単失火検出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ２～７、９）と、単失火が検出された回数を失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）として気筒ごとにカウントする失火カウンタ（ＥＣＵ２、ステップ８、１０）と、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）に基づき、当該気筒において失火が発生しているか否かを判定する失火判定手段（ＥＣＵ２、ステップ１１～１２）と、失火が発生していると判定された気筒の点火時期ＩＧＬＯＧを進角側に補正する点火時期補正手段（ＥＣＵ２、図４のステップ２５、２６、図５のステップ３４）と、を備え、失火判定手段は、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）が所定値（しきい値ＣＲＥＦ）に達したときに、当該気筒において失火が発生していると判定し（図３のステップ１１、１２）、点火時期補正手段は、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）が所定値に達した後、単失火が検出されるごとに、当該気筒の点火時期ＩＧＬＯＧを所定量ΔＩＧずつ進角側に補正すること（図５のステップ３１、３４）を特徴とする。

この制御装置では、内燃機関の回転速度パラメータを検出するとともに、各気筒の燃焼行程において検出された回転速度パラメータに基づき、単失火（点火ごとの失火）が気筒ごとに検出される。そして、単失火の検出回数をカウントした失火カウンタ値に基づき、その気筒における失火が発生しているか否かが判定される。このように、１つの気筒において単失火が１度検出されることをもって直ちに、その気筒において失火が発生したと判定するのではなく、気筒ごとの単失火の検出回数である失火カウンタ値に基づき、その気筒における失火の有無を判定する。これにより、内燃機関の回転速度の一時的な低下やその検出信号のノイズなどによる単失火の誤検出の影響をダイレクトに受けることなく、失火の有無の判定を気筒ごとに精度良く行えるとともに、失火が発生した気筒を特定することができる。

また、失火が発生していると判定された気筒の点火時期を進角側に補正する。これにより、その気筒の失火を抑制し、燃焼状態を安定させることができ、したがって、排気ガス特性やアイドル安定性を向上させることができる。さらに、燃焼が不安定で失火が疑われる気筒の点火時期を進角させたときの燃焼状態を確認することによって、進角により燃焼が改善する場合と、進角しても燃焼が改善せず、何らかの原因で失火が発生している場合を、容易に識別でき、それにより、失火検知性を向上させることができる。
さらに、失火カウンタ値が所定値に達したときに、当該気筒において失火が発生していると判定するので、内燃機関の回転速度の一時的な低下やその検出信号のノイズなどによる単失火の誤検出の影響をダイレクトに受けることなく、失火の有無の判定と失火が発生した気筒の特定を精度良く行うことができる。
また、失火カウンタ値が所定値に達した後、単失火が検出されるごとに、当該気筒の点火時期を所定量ずつ進角側に補正する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、内燃機関３は、排気ガスを浄化するための触媒（触媒コンバータ７）を有し、失火判定手段は、触媒の暖機を促進するために点火時期ＩＧＬＯＧを遅角側に制御する触媒暖機制御中に、失火判定を実行すること（図３）を特徴とする。

触媒暖機制御は、内燃機関の冷間始動直後に、触媒の暖機促進のために点火時期を遅角側に制御することによって行われるため、失火が発生しやすい。この構成によれば、そのような触媒暖機制御中に、失火判定とその判定結果に基づく点火時期の進角補正を行うので、失火を抑制し、燃焼状態を安定させるという本発明による効果を特に有効に得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置において、点火時期補正手段は、点火時期ＩＧＬＯＧを進角側に補正するための進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）を、所定のリミット値ＩＧＬＭＴを超えないように制限すること（図５のステップ３５、３６）を特徴とする。

この構成によれば、点火時期を進角側に補正するための進角補正量がリミット値以下に制限されるので、単失火の検出やそれに基づく失火判定などに誤りが生じた場合においても、点火時期が進角側に過剰に補正されることがなくなる。その結果、排気ガス特性値を各種の規制値以内に収めることができる。

本発明を適用した内燃機関及び制御装置を概略的に示す図である。 単失火の検出手法を説明するための図である。 失火判定処理を示すフローチャートである。 失火判定処理による判定結果を用いた点火時期制御処理を示すフローチャートである。 図４の進角補正量の算出処理を示すフローチャートである。 図３～図５の処理による動作例を示すタイミングチャートである。 図３～図５の処理による別の動作例を示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば車両（図示せず）に動力源として搭載されており、複数（例えば４つ）の気筒（図示せず）を有する。エンジン３には、空気（新気）が流れる吸気管４と、排気ガスが流れる排気管５が、接続されている。吸気管４には、エンジン３への吸入空気量を調整するためのスロットル弁６が設けられ、排気管５には、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ７が設けられている。

吸気管４に接続された吸気マニホルド４ａには、燃料を噴射する燃料噴射弁８が、気筒ごとに設けられている。燃料噴射弁８の開弁時間は、後述するＥＣＵ（電子制御ユニット）２からの制御信号によって制御され、それにより各気筒の燃料噴射量が制御される。

エンジン３には、燃焼室内の混合気を点火するための点火プラグ９が、気筒ごとに設けられている。点火プラグ９の点火時期ＩＧＬＯＧは、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

また、吸気管４のスロットル弁６のすぐ下流側には、吸気管４内の圧力（吸気圧）ＰＢＡを検出する吸気圧センサ１１が設けられ、エンジン３には、その冷却水温（エンジン水温）ＴＷを検出する水温センサ１２が設けられている。それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

さらに、エンジン３のクランク軸（図示せず）には、その回転角度を検出するクランク角度位置センサ１３が設けられている。クランク角度位置センサ１３は、マグネットロータとＭＲＥピックアップで構成されており、クランク軸の回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＹＬ信号、ＴＤＣ信号及びＣＲＫ信号を、ＥＣＵ２に出力する。

ＣＹＬ信号は、エンジン３の気筒を判別するためのものであり、特定の気筒の所定クランク角度位置において出力される。ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒において、ピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角度位置にあるタイミングで、出力される。また、ＣＲＫ信号は、ＴＤＣ信号よりも短い一定のクランク角度（例えば６度）ごとに出力される。

これらのＣＹＬ信号、ＴＤＣ信号及びＣＲＫ信号は、各気筒における燃料噴射時期及び点火時期などのタイミング制御や、エンジン回転数（回転速度）ＮＥの検出に用いられる。後述するように、本実施形態では特に、ＣＲＫ信号の発生時間間隔（以下「時間パラメータ」という）ＣＲＭＥに基づいて、エンジン３の失火が判定される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び入出力インターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。上記のＲＡＭには、多数の時間パラメータＣＲＭＥを記憶するためのバッファメモリが設けられている。

ＥＣＵ２は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、スロットル弁６を介した吸入空気量制御や、燃料噴射弁８を介した燃料噴射制御、点火プラグ９を介した点火時期制御を含むエンジン制御を実行する。本実施形態では特に、時間パラメータＣＲＭＥに基づき、エンジン３の失火を気筒ごとに判定する失火判定処理と、その判定結果に基づき、点火時期を気筒ごとに制御する点火時期制御処理が実行される。本実施形態では、ＥＣＵ２によって、回転速度パラメータ検出手段、単失火検出手段、失火カウンタ、失火判定手段、及び点火時期補正手段が構成されている。

次に、図２を参照しながら、本実施形態における単失火（点火ごとの個々の失火）の検出手法について説明する。図２（ａ）は、エンジン３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。この相対回転速度ＯＭＧＲＥＦは、ＣＲＫ信号の発生間隔であるクランク角度６度ごと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って算出される。図２（ａ）の＃１～＃４は、４つの気筒を識別するために点火順に付した気筒識別番号である。

上述した定義から、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦは、圧縮上死点後の燃焼行程では、失火が発生した場合には、点火が正常に行われた場合と比較して、より小さな値になる。すなわち、図２（ａ）の例では、＃１、＃２及び＃４気筒において燃焼が正常に行われ、＃３気筒において失火が発生していると推定される。

したがって、クランク角度６度ごとに算出される相対回転速度ＯＭＧＲＥＦを、燃焼行程に相当する１ＴＤＣ期間（クランク角度１８０度の期間）にわたって積分することによって得られる積算値（以下「失火判定パラメータ」という）は、図２（ｂ）の棒グラフに示すように、失火が発生した＃３気筒では負値になり、燃焼が正常に行われた＃１、＃２及び＃４気筒では正値になる。以上から、失火判定パラメータを用いて、単失火を気筒ごとに判定（検出）することが可能になる。

図３は、上述した単失火の検出を含む失火判定処理のフローチャートである。この処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して、ＥＣＵ２によって実行される。なお、クランク角度６度ごとに発生するＣＲＫ信号の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（データ識別番号ｉ＝０～ＮＤ－１，データ数ＮＤ＝１２０）がＲＡＭ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（１～４）とし、１ＴＤＣ期間内のデータ数をＮＴＤＣ（本実施形態ではＮＴＤＣ＝３０）とすると、本処理の１回の実行で、データ識別番号ｉが（ｋ－１）・ＮＴＤＣから（ｋ・ＮＴＤＣ－１）までの演算が行われる。例えば、今回の処理が＃１気筒（ｋ＝１）を対象とするときには、データ識別番号ｉは０から（ＮＴＤＣ－１）（＝２９）までの値をとり、＃４気筒（ｋ＝４）を対象とするときには、データ識別番号ｉは３ＮＴＤＣ（＝９０）から（４ＮＴＤＣ－１）（＝１１９）までの値をとる。

図３の処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示、以下同じ）において、触媒暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥが「１」であるか否かを判別する。この触媒暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥは、エンジン３の冷間始動後などにおいて、触媒コンバータ７の活性化を促進するために、点火時期を遅角側に制御し、触媒コンバータ７を暖機する触媒暖機制御の実行中に「１」にセットされるものである。このステップ１の答えがＮＯで、触媒暖機制御中でないときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ１の答えがＹＥＳで、触媒暖機制御中のときには、ステップ２に進み、次式（１）により、時間パラメータＣＲＭＥ（ｉ）を回転速度ＯＭＧ（ｉ）（ｒａｄ／ｓ）に変換する。

ここで、Ｄθは、時間パラメータＣＲＭＥを計測する角度間隔４π／ＮＤであり、本実施形態では、π／３０（ｒａｄ）である。

次に、ステップ３では、次式（２）により、回転速度ＯＭＧに７２０度フィルタ処理を施すことによって、フィルタ処理後回転速度ＯＭＧＲ（ｉ）を算出する。

この７２０度フィルタ処理は、１サイクル（クランク角度７２０度）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。

次に、ステップ４では、次式（３）により、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦ（ｉ）を算出する。

ここで、ＯＭＧＲ（（ｋ－１）ＮＴＤＣ）は、基準回転速度であり、失火判定対象の気筒の圧縮上死点におけるフィルタ処理後回転速度ＯＭＧＲに相当する。

次に、ステップ５では、次式（４）により、相対回転速度ＯＭＧＲＥＦの積算値を、失火判定パラメータＭＦＪＵＤ（ｋ）として算出する。

次に、ステップ６では、失火判定パラメータＭＦＪＵＤ（ｋ）が負値（＜０）であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、ＭＦＪＵＤ（ｋ）≧０のときには、今回の判定対象である＃ｋ気筒において燃焼が正常に行われたと判定し、単失火フラグＦ＿ＭＦ（ｋ）を「０」にセットする（ステップ７）とともに、失火カウンタの値（失火カウンタ値）Ｃ＿ＭＦ（ｋ）を前回値に維持し（ステップ８）、その後、ステップ１３に進む。なお、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）は、触媒暖機制御の開始時に「０」にリセットされるものであり、後述するように、気筒ごとの単失火の検出回数を表す。

一方、ステップ６の答えがＹＥＳで、失火判定パラメータＭＦＪＵＤ（ｋ）が負値のときには、＃ｋ気筒において単失火が発生したと判定し、単失火フラグＦ＿ＭＦ（ｋ）を「１」にセットする（ステップ９）とともに、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）を「１」だけインクリメントする（ステップ１０）。

次に、ステップ１１において、インクリメントした失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）が所定のしきい値ＣＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この答えがＮＯのとき、すなわち、＃ｋ気筒における単失火の検出回数がしきい値ＣＲＥＦに達していないときには、点火時期ＩＧＬＯＧの進角補正はまだ行わないものとし、ステップ１３に進む。

一方、ステップ１１の答えがＹＥＳで、＃ｋ気筒における単失火の検出回数がしきい値ＣＲＥＦに達したときには、＃ｋ気筒において、失火が発生していると判定するとともに、点火時期ＩＧＬＯＧの進角補正を行うべきとして、ステップ１２に進み、進角補正フラグＦ＿ＡＤＶ（ｋ）を「１」にセットする。

前記ステップ８、１１又１２に続くステップ１３では、今回の気筒識別番号ｋが気筒数Ｎと等しいか否かを判別し、その答えがＮＯのときには、気筒識別番号ｋを「１」だけインクリメントし（ステップ１４）、本処理を終了する。一方、ｋ＝Ｎのときには、気筒識別番号ｋを「１」に戻し（ステップ１５）、本処理を終了する。

以上の図３の失火判定処理が繰り返し実行されることにより、気筒ごとに、単失火の有無が検出され、失火の検出回数が失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）としてカウントされるとともに、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）がしきい値ＣＲＥＦに達したときに、その気筒において失火が発生していると判定され、進角補正フラグＦ＿ＡＤＶ（ｋ）が「１」にセットされる。

次に、図４を参照しながら、上記の失火判定処理による判定結果に基づいて実行される点火時期制御処理について説明する。この処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して、気筒ごとに実行される。なお、本実施形態では、点火時期ＩＧＬＯＧは、各気筒における圧縮上死点からの進角量として定義される。すなわち、点火時期ＩＧＬＯＧは、圧縮上死点を基準（０度）として、進角側が正値で表され、遅角側の補正量は負値として算出される。

本処理では、まずステップ２１において、最適点火時期ＩＧＭＢＴを算出する。最適点火時期ＩＧＭＢＴは、エンジン３の最大トルクが得られる点火時期であり、例えば、検出されたエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって算出される。

次に、ステップ２２において、触媒暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥが「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯで、触媒暖機制御中でないときには、点火時期ＩＧＬＯＧ（ｋ）を最適点火時期ＩＧＭＢＴに設定し（ステップ２３）、本処理を終了する。

前記ステップ２２の答えがＹＥＳで、触媒暖機制御中のときには、ステップ２４に進み、触媒暖機用の点火時期の遅角量ＩＧＦＩＲＥを算出する。この触媒暖機用遅角量ＩＧＦＩＲＥは、例えば、検出されたエンジン水温ＴＷなどに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することにより、負値として算出される。

次に、ステップ２５において、失火抑制用の点火時期の進角補正量ＩＧＭＦを算出する。その算出は、図５の処理によって行われる。この処理では、まずステップ３１において、進角補正フラグＦ＿ＡＤＶ（ｋ）が「１」であるか否かを判別する。この答えがＮＯのときには、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）を値０に設定し（ステップ３２）、本処理を終了する。

一方、ステップ３１の答えがＹＥＳで、Ｆ＿ＡＤＶ（ｋ）＝１であり、＃ｋ気筒において、失火の抑制のために点火時期を進角補正すべきと判定されているときには、ステップ３３に進み、暖機要求フラグＦ＿ＦＩＲＥＲＥＱが「１」であるか否かを判別する。この暖機要求フラグＦ＿ＦＩＲＥＥＱは、触媒暖機制御が要求されたときに「１」にセットされ、触媒暖機制御中、これを終了すべきと判定されたときに「０」にセットされるものである。

このステップ３３の答えがＹＥＳのときには、ステップ３４において、次式（５）により、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）を算出する。

ここで、ΔＩＧは、進角補正量ＩＧＭＦを設定するための所定量である。この式（５）から理解されるように、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）は、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）がしきい値ＣＲＥＦに達したときに所定量ΔＩＧに設定され、その後、単失火が検出されるごとに、所定量ΔＩＧが加算される。

次に、算出した進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）が所定のリミット値ＩＧＬＭＴよりも大きいか否かを判別する（ステップ３５）。この答えがＮＯで、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）がリミット値ＩＧＬＭＴ以下のときには、そのまま本処理を終了する。

一方、ステップ３５の答えがＹＥＳで、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）がリミット値ＩＧＬＭＴを上回ったときには、ステップ３６に進み、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）をリミット値ＩＧＬＭＴに設定することにより制限し、本処理を終了する。

また、前記ステップ３３の答えがＮＯで、暖機要求フラグＦ＿ＦＩＲＥＲＥＱが「０」にリセットされたときには、ステップ３７において、それまでの進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）から所定量ΔＩＧを減算した値を、今回の進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）として算出する。

次に、算出した進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）が値０よりも小さいか否かを判別する（ステップ３８）。この答えがＮＯで、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）が値０以上のときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ３８の答えがＹＥＳで、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）が負値になったときには、ステップ３９に進み、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）を値０に設定し、本処理を終了する。以上のように、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）は、触媒暖機制御の終了時において、その気筒に対する処理が実行されるごとに、所定量ΔＩＧずつ値０までステップ状に減少する。

図４に戻り、前記ステップ２５に続くステップ２６では、次式（６）により、最適点火時期ＩＧＭＢＴに触媒暖機用遅角量ＩＧＦＩＲＥと進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）を加算することによって、触媒暖機制御中のＩＧＬＯＧ（ｋ）を算出し、本処理を終了する。

次に、図６を参照しながら、図３～図５の処理によって得られる動作例について説明する。この動作例は、４つの気筒のうち、＃１、＃２及び＃４気筒では燃焼が正常に行われるため、単失火が検出されないのに対し、＃３気筒では燃焼が不安定であるため、単失火が繰り返し発生する場合の例である。

この例では、時刻ｔ１において、暖機要求フラグＦ＿ＦＩＲＥＲＥＱが「１」にセット」されると、それと同時に触媒暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥが「１」にセットされ、触媒暖機制御が開始される。これに伴い、触媒暖機用遅角量ＩＧＦＩＲＥが設定され（図４のステップ２４）、その分、点火時期ＩＧＬＯＧが遅角側に制御される（ステップ２６）。

その後、時刻ｔ２において、＃３気筒の失火判定パラメータＭＦＪＵＤ（３）が失火しきい値（＝０）未満になると、＃３気筒において単失火が検出されたとして、単失火フラグＦ＿ＭＦ（３）が「１」にセットされるとともに、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（３）が０から「１」だけインクリメントされる（図３のステップ６：ＹＥＳ、ステップ９、１０）。他の気筒（＃１、＃２及び＃４）については、燃焼が安定しているため、失火判定パラメータＭＦＪＵＤ（ｋ）が失火しきい値未満にならないことで、単失火は検出されず、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦは「０」のままである（ステップ６：ＮＯ、ステップ７、８）。

その後、＃３気筒において単失火が検出されるごとに、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（３）が「１」ずつインクリメントされる。そして、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（３）がしきい値ＣＲＥＦに達したときに（時刻ｔ３）、＃３気筒において失火が発生したと判定され、進角補正フラグＦ＿ＡＤＶ（３）が「１」にセットされる（図３のステップ１１：ＹＥＳ、ステップ１２）とともに、進角補正量ＩＧＭＦ（３）が所定量ΔＩＧに設定され、この所定量ΔＩＧの分、＃３気筒の点火時期ＩＧＬＯＧが進角側に補正される（図５のステップ３４、図４のステップ２６）。

その後、＃３気筒において単失火が検出されるごとに（時刻ｔ４～ｔ８）、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（３）がインクリメントされるとともに、進角補正量ＩＧＭＦ（３）が所定量ΔＩＧずつステップ状に増加し、それに伴い、＃３気筒の点火時期ＩＧＬＯＧがより進角側に補正される。この例では、進角補正量ＩＧＭＦ（３）はリミット値ＩＧＬＭＴに達しないため、それによる制限を受けない。

そして、時刻ｔ９において、暖機要求フラグＦ＿ＦＩＲＥＲＥＱが「０」にリセットされると、＃３気筒に対する処理が実行されるごとに、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）は、所定量ΔＩＧずつ値０になるまで（時刻ｔ１０）、ステップ状に減少する（図５のステップ３７～３９）。そして、時刻ｔ１１において触媒暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥが「０」にリセットされると、触媒暖機制御が終了するのに伴い、単失火の検出に基づく失火判定が終了するとともに、点火時期制御は通常の制御に移行する。

なお、この例では、＃１、＃２及び＃４気筒については、上述したように、触媒暖機制御中、単失火は検出されず、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦが「０」のままであるため、＃３気筒のような失火判定は行われず、進角補正量ＩＧＭＦは０に維持され、点火時期ＩＧＬＯＧの進角補正は行われない。

次に、図７を参照しながら、図３～図５の処理によって得られる、図６とは異なる動作例について説明する。この動作例は、＃１～＃４のいずれの気筒においても、燃焼が不安定であり、単失火が繰り返し頻繁に検出される場合の例である。このため、＃１～＃４気筒における動作は概ね互いに同じであり、図７の失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）以外のパラメータは、図示の簡略化のために、ある１つの気筒における値を代表的に示している。

この例では、時刻ｔ２１において、暖機要求フラグＦ＿ＦＩＲＥＲＥＱ及び触媒暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥが「１」にセットされ、触媒暖機制御が開始される。その後、各気筒において、失火判定パラメータＭＦＪＵＤ（ｋ）が失火しきい値（＝０）未満になることで、単失火が頻繁に検出され、その都度、単失火フラグＦ＿ＭＦ（ｋ）が「１」にセットされ、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）が「１」ずつインクリメントされる。

そして、例えば時刻ｔ２２において、ある１つの気筒の失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）がしきい値ＣＲＥＦに達すると、その気筒において失火が発生したと判定され、進角補正フラグＦ＿ＡＤＶ（ｋ）が「１」にセットされるとともに、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）が所定量ΔＩＧに設定される。その後、その気筒において単失火が検出されるごとに、失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）のインクリメントと、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）への所定量ΔＩＧの加算が行われ、それに伴い、その気筒の点火時期ＩＧＬＯＧが進角側に補正される。

また、時刻ｔ２３において、加算された進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）がリミット値ＩＧＬＭＴを上回ると（図５のステップ３５：ＹＥＳ）、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）はリミット値ＩＧＬＭＴに制限される（ステップ３６）。

その後の動作は、図６の場合と同じであり、時刻ｔ２４において、暖機要求フラグＦ＿ＦＩＲＥＲＥＱが「０」にリセットされると、その気筒に対する処理が実行されるごとに、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）が、所定量ΔＩＧずつ値０になるまでステップ状に減少する。そして、時刻ｔ２５において触媒暖機制御フラグＦ＿ＦＩＲＥが「０」にリセットされると、触媒暖機制御が終了し、それに伴い、単失火の検出に基づく失火判定が終了するとともに、点火時期制御は通常の制御に移行する。

以上のように、本実施形態によれば、１つの気筒において単失火が１度検出されることをもって直ちに、その気筒において失火が発生したと判定するのではなく、気筒ごとの単失火の検出回数である失火カウンタ値Ｃ＿ＭＦ（ｋ）に基づき、その気筒における失火の有無を判定する。これにより、エンジン３の回転速度の一時的な低下やその検出信号のノイズなどによる単失火の誤検出の影響をダイレクトに受けることなく、失火の有無の判定を気筒ごとに精度良く行えるとともに、失火が発生した気筒を特定することができる。

また、失火が発生していると判定された気筒の点火時期ＩＧＬＯＧ（ｋ）を、進角補正量ＩＧＭＦ（ｋ）によって進角側に補正する。これにより、その気筒の失火を抑制し、燃焼状態を安定させることができ、したがって、排気ガス特性やアイドル安定性を向上させることができる。さらに、燃焼が不安定で失火が疑われる気筒の点火時期ＩＧＬＯＧ（ｋ）を進角させたときの燃焼状態を確認することによって、進角により燃焼が改善する場合と、進角しても燃焼が改善せず、何らかの原因で失火が発生している場合を、容易に識別でき、それにより、失火検知性を向上させることができる。

さらに、進角補正量ＩＧＭＦをリミット値ＩＧＬＭＴ以下に制限するので、単失火の検出やそれに基づく失火判定などに誤りが生じた場合においても、点火時期ＩＧＬＯＧが進角側に過剰に補正されることがなくなる。その結果、排気ガス特性値を各種の規制値以内に収めることができる。

また、失火判定やその判定結果に基づく点火時期の進角補正を、失火が特に発生しやすい触媒暖機制御中に実行するので、失火を抑制し、燃焼状態を安定させるという効果を特に有効に得ることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、失火判定やその判定結果に基づく点火時期の進角補正を、失火が特に発生しやすい触媒暖機制御中であることを条件として実行している。本発明は、これに限らず、失火の発生のおそれがある他の条件において実行してもよいことは、もちろんである。

また、実施形態では、失火判定パラメータＭＦＪＵＤと比較される失火しきい値を一定値（＝０）に設定しているが、これに限らず、エンジン回転数ＮＥやエンジン水温ＴＷなどに応じて可変に設定してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

２ ＥＣＵ（回転速度パラメータ検出手段、単失火検出手段、失火カウンタ、
失火判定手段、点火時期補正手段）
３ エンジン（内燃機関）
７ 触媒コンバータ（触媒）
１３ クランク角度位置センサ（回転速度パラメータ検出手段）
ＣＲＭＥ 時間パラメータ（回転速度パラメータ）
ＯＭＧＲＥＦ 相対回転速度（回転速度パラメータ）
Ｃ＿ＭＦ 失火カウンタ値
ＩＧＬＯＧ 点火時期
ＣＲＥＦ しきい値（所定値）
ＩＧＭＦ 進角補正量
ＩＧＬＭＴ リミット値

Claims (3)

1. 複数の気筒を有する内燃機関の回転速度を表す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と、
   前記複数の気筒の各燃焼行程において検出された回転速度パラメータに基づき、点火ごとの失火である単失火を前記気筒ごとに検出する単失火検出手段と、
   当該単失火が検出された回数を失火カウンタ値として前記気筒ごとにカウントする失火カウンタと、
   当該失火カウンタ値に基づき、当該気筒において失火が発生しているか否かを判定する失火判定手段と、
   当該失火が発生していると判定された気筒の点火時期を進角側に補正する点火時期補正手段と、を備え、
   前記失火判定手段は、前記失火カウンタ値が所定値に達したときに、当該気筒において失火が発生していると判定し、
   前記点火時期補正手段は、前記失火カウンタ値が前記所定値に達した後、前記単失火が検出されるごとに、当該気筒の点火時期を所定量ずつ進角側に補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記内燃機関は、排気ガスを浄化するための触媒を有し、
   前記失火判定手段は、前記触媒の暖機を促進するために点火時期を遅角側に制御する触媒暖機制御中に、失火判定を実行することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記点火時期補正手段は、前記点火時期を進角側に補正するための進角補正量を、所定のリミット値を超えないように制限す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制御装置。

Images