JP7392671B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の失火検出装置に関する。

たとえば下記特許文献１にはクランク軸がダンパを介して駆動輪側に機械的に連結された内燃機関に適用される失火検出装置が記載されている。この装置は、クランク軸の回転速度と、ダンパのうちの駆動輪側の回転速度である後段側速度との差を入力とする物理モデルに基づき、クランク軸の回転速度のうちの共振によるねじれ速度成分を算出する。そしてこの装置では、クランク軸の回転速度からねじれ速度成分を除去した値に基づき、失火の有無を判定する。さらにこの装置では、ねじれ速度成分の算出処理に、ハイパスフィルタを用いることにより、共振周波数よりも低い周波数成分である低周波成分を除去している。

またたとえば下記特許文献２には、複数の気筒を有した内燃機関における連続失火と間欠失火とを検出する装置が記載されている。ここで、連続失火は、特定の気筒において連続的に失火が生じるなどの特定の気筒の失火率が規定比率以上となる失火である。これに対し、間欠失火は、複数の気筒のトータルの失火率が所定比率以上となる失火である。

特開２００８－２４８８７７号公報 特開平６－２６０９号公報

発明者は、内燃機関の軸トルクがゼロではないときにおいて、後処理装置の再生処理を実行すべく、一部の気筒のみ燃焼制御を停止し、残りの気筒の空燃比を理論空燃比よりもリッチとして、排気中に未燃燃料および酸素を供給することを検討した。しかし、その場合、失火の判定精度が再生処理によって低下するおそれがある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．複数の気筒を有した内燃機関に適用され、前記内燃機関のクランク軸は、ねじれ剛性体に連結されており、前記クランク軸の回転０．５次の周期で前記内燃機関の燃焼エネルギ量を周期的に変動させる変動処理と、前記クランク軸の回転変動量を入力とし、ランダム失火判定用期間内に失火が生じた比率が所定比率以上となる場合にランダム失火が生じたと判定するランダム失火判定処理と、クランク信号に基づき、前記回転変動量を算出する変動量算出処理と、を実行し、前記回転変動量は、瞬時速度変数の変化量であり、前記瞬時速度変数は、前記クランク軸が回転する際の速度を示す変数であり、前記変動量算出処理は、フィルタ処理を利用して前記クランク軸の回転０．５次の周波数およびその高調波のうちの少なくとも１つの成分を選択的に用いて前記回転変動量を算出する第１処理と、前記フィルタ処理を利用することなく前記回転変動量を算出する第２処理と、を含み、前記ランダム失火判定処理は、前記変動処理が実行されていないときには前記第２処理によって算出された前記回転変動量を採用し、前記変動処理が実行されているときには前記第１処理によって算出された前記回転変動量を採用する選択処理を含む内燃機関の失火検出装置である。

上記変動処理によれば、内燃機関のトルクが回転０．５次の周期で周期的に変動することから、回転０．５次の周波数またはその高調波の周波数が共振周波数と一致する場合、ねじれ剛性体のねじれが顕著となるおそれがある。そしてその場合、ねじれが回転変動量の値に顕著な影響を及ぼし、回転変動量に基づく失火の判定精度が低下するおそれがある。そこで、上記構成では、フィルタ処理を利用して回転０．５次およびその高調波のうちの少なくとも１つの成分を選択的に用いて回転変動量を算出することにより、回転変動量からねじれの影響を低減できる。

ただし、０．５次の周波数成分およびその高調波成分の少なくとも一方を選択的に用いるためにフィルタ処理を利用する場合、それ以外の周波数のゲインについては過度に低下させられたり、また位相が進んだりするおそれがある。一方、変動処理が実行されていない場合において、ランダム失火判定期間における失火率が所定比率以上であってもたとえば１燃焼サイクル当たりの失火の回数が１回未満であるなら、失火が生じた直前におけるねじれ剛性体のねじれは無視しうる。そうした状況において、上記フィルタ処理を用いる場合、失火の判定に用いる回転変動量がフィルタ処理の影響で過度に大きくなったり小さくなったりして失火の判定精度が低下するおそれがある。そこで上記構成では、変動処理が実行されていない場合にはフィルタ処理を利用せずに回転変動量を算出する。

これにより、変動処理の実行の有無にかかわらず失火の有無を高精度に判定できる。
２．前記第１処理は、前記クランク軸の前記瞬時速度変数であるクランク側速度変数を取得するクランク側取得処理と、前記ねじれ剛性体のうちの前記クランク軸とは逆側における前記瞬時速度変数である後段側速度変数を取得する後段側取得処理と、を含み、前記クランク側速度変数および前記後段側速度変数の差を入力とし、前記クランク側速度変数のうち前記ねじれ剛性体のねじれに起因した成分であるねじれ速度成分を除去したものに基づき前記回転変動量を算出する処理であって且つ、前記ねじれ速度成分の算出に前記フィルタ処理を用いる処理である上記１記載の内燃機関の失火検出装置である。

上記構成では、変動処理を実行する場合、ねじれ速度成分が除去された瞬時速度変数に基づき回転変動量を算出する。そして、ねじれ速度成分の算出に、フィルタ処理を利用して回転０．５次およびその高調波のうちの少なくとも１つの成分が選択的に用いられることにより、ねじれ速度成分を高精度に算出できる。

３．前記回転変動量を入力とし、前記複数の気筒のうちの特定の気筒において連続失火判定用期間内に失火が生じた比率が規定比率以上となる場合に前記特定の気筒において連続失火が生じたと判定する連続失火判定処理を実行し、前記連続失火判定処理は、前記第１処理によって算出された前記回転変動量を入力とする上記１または２記載の内燃機関の失火検出装置である。

各燃焼サイクルにおいて特定の気筒で失火が生じるなど、特定の気筒における失火率が高くなる場合、内燃機関のトルクが回転０．５次の周期で周期的に変動する。そのため、回転０．５次の周波数またはその高調波の周波数が共振周波数と一致する場合、ねじれ剛性体のねじれが顕著となるおそれがある。そしてその場合、ねじれが回転変動量の値に顕著な影響を及ぼし、回転変動量に基づく失火の判定精度が低下するおそれがある。そこで、上記構成では、特定の気筒における失火率が高いか否かを判定する際には、フィルタ処理を利用して算出した回転変動量を用いる。これにより、特定の気筒における失火率が高いか否かを高精度に判定できる。

４．前記第１処理は、前記クランク側速度変数および前記後段側速度変数の差を入力とし、物理モデルに基づき前記クランク側速度変数のうち前記ねじれ剛性体のねじれに起因した成分であるねじれ速度成分を算出するねじれ成分算出処理と、前記ねじれ速度成分が除去された前記クランク軸の前記瞬時速度変数である判定用速度変数に基づき、前記回転変動量を算出する処理と、を含み、前記ねじれ成分算出処理は、前記物理モデルが扱う変数に前記フィルタ処理を施す処理である上記２記載の内燃機関の失火検出装置である。

上記構成では、物理モデルに基づきねじれ速度成分を瞬時速度成分から除去することにより、回転変動量からねじれの影響を除去することができる。そして、ねじれ速度成分の算出にフィルタ処理を施すことにより、回転０．５次およびその高調波の少なくとも一方の周波数帯の成分を選択的に用いつつねじれ速度成分を算出できる。

５．前記フィルタ処理は、入力される前記変数の個数を、前記内燃機関の気筒数の倍数個とするフィルタを利用する処理を含む上記１～４のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置である。

上記構成では、圧縮上死点の出現周波数の整数分の１の倍数の周波数成分のゲインを「１」として且つ位相特性の相違を小さくすることが可能となり、ひいては、ねじれ速度成分を高精度に算出できる。

６．前記変動処理は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒における燃焼制御を停止する停止処理を含む上記１～５のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置である。
上記構成では、一部の気筒の膨張行程において生成される燃焼エネルギがほぼゼロとなることから、一部の気筒の圧縮上死点近傍で燃焼エネルギ量が周期的に減少する変動処理となる。

一実施形態にかかる車両の駆動系および制御装置の構成を示す図。 同実施形態にかかるＧＰＦ再生処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる連続失火の判定に関する処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるランダム失火の判定に関する処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる瞬時速度変数の算出に関する処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる瞬時速度変数の算出に関する処理の一部の詳細な手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる瞬時速度変数の算出に関する処理の一部の詳細な手順を示す流れ図。 同実施形態で用いるフィルタのゲイン特性および位相特性を示す図。

＜第１の実施形態＞
図１に示すように、車両ＶＣに搭載される内燃機関１０は、４つの気筒＃１～＃４を備える。内燃機関１０の吸気通路１２には、スロットルバルブ１４が設けられている。吸気通路１２の下流部分である吸気ポート１２ａには、吸気ポート１２ａに燃料を噴射するポート噴射弁１６が設けられている。吸気通路１２に吸入された空気やポート噴射弁１６から噴射された燃料は、吸気バルブ１８の開弁に伴って、燃焼室２０に流入する。燃焼室２０には、筒内噴射弁２２から燃料が噴射される。また、燃焼室２０内の空気と燃料との混合気は、点火プラグ２４の火花放電に伴って燃焼に供される。そのときに生成される燃焼エネルギは、クランク軸２６の回転エネルギに変換される。なお、クランク軸２６の回転に伴って気筒＃１，＃３，＃４，＃２の順に圧縮上死点が訪れる。

燃焼室２０において燃焼に供された混合気は、排気バルブ２８の開弁に伴って、排気として排気通路３０に排出される。排気通路３０には、酸素吸蔵能力を有した三元触媒３２と、ガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ３４）とが設けられている。なお、本実施形態では、ＧＰＦ３４として、ＰＭを捕集するフィルタに三元触媒が担持されたものを想定している。

クランク軸２６には、歯部４２が設けられたクランクロータ４０が結合されている。歯部４２は、クランク軸２６の複数の回転角度のそれぞれを示す。クランクロータ４０には、基本的には、１０°ＣＡ間隔で歯部４２が設けられているものの、隣接する歯部４２間の間隔が３０°ＣＡとなる箇所である欠け歯部４４が１箇所設けられている。これは、クランク軸２６の基準となる回転角度を示すためのものである。

クランク軸２６は、ダンパ４８を介して、動力分割装置を構成する遊星歯車機構５０のキャリアＣに機械的に連結されている。遊星歯車機構５０のサンギアＳには、第１モータジェネレータ５２の回転軸５２ａが機械的に連結されている。また、遊星歯車機構５０のリングギアＲには、第２モータジェネレータ５４の回転軸５４ａと変速装置６０とが機械的に連結されている。変速装置６０は、駆動輪６２に機械的に連結されている。第１モータジェネレータ５２の端子には、インバータ５６によって交流電圧が印加される。また、第２モータジェネレータ５４の端子には、インバータ５８によって交流電圧が印加される。

制御装置７０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量としてのトルクや排気成分比率等を制御するために、スロットルバルブ１４、ポート噴射弁１６、筒内噴射弁２２、および点火プラグ２４等の内燃機関１０の操作部を操作する。また、制御装置７０は、第１モータジェネレータ５２を制御対象とし、その制御量である回転速度を制御すべく、インバータ５６を操作する。また、制御装置７０は、第２モータジェネレータ５４を制御対象とし、その制御量であるトルクを制御すべくインバータ５８を操作する。また、制御装置７０は、クランク軸２６に対する駆動輪６２の相対的は回転速度の比である変速比を制御するために変速装置６０を操作する。図１には、スロットルバルブ１４、ポート噴射弁１６、筒内噴射弁２２、点火プラグ２４、インバータ５６，５８、および変速装置６０のそれぞれの操作信号ＭＳ１～ＭＳ７を記載している。制御装置７０は、内燃機関１０の制御量を制御するために、エアフローメータ８０によって検出される吸入空気量Ｇａ、クランク角センサ８２の出力信号Ｓｃｒ、水温センサ８６によって検出される水温ＴＨＷ、および排気圧センサ８８によって検出されるＧＰＦ３４に流入する排気の圧力Ｐｅｘを参照する。また、制御装置７０は、第１モータジェネレータ５２の制御量を制御するために、第１モータジェネレータ５２の回転角を検知する第１回転角センサ９０の出力信号Ｓｍ１を参照する。また、制御装置７０は、第２モータジェネレータ５４の制御量を制御するために、第２モータジェネレータ５４の回転角を検知する第２回転角センサ９２の出力信号Ｓｍ２を参照する。

制御装置７０は、ＣＰＵ７２、ＲＯＭ７４、記憶装置７５、および周辺回路７６を備えており、それらが通信線７８によって通信可能とされている。ここで、周辺回路７６は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路や、電源回路、リセット回路等を含む。制御装置７０は、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２が実行することにより制御量を制御する。

特に制御装置７０は、ＧＰＦ３４の再生処理と、特定の気筒の失火率が高くなる失火異常である連続失火の判定処理と、気筒＃１～＃４のトータルの失火率が所定比率以上となるランダム失火の判定処理と、を実行する。以下では、「再生処理に関する処理」、「連続失火判定に関する処理」、「ランダム失火判定に関する処理」および「失火判定のための回転変動量の算出に関する処理」の順に詳述する。

「再生処理に関する処理」
図２に、再生処理に関する処理の手順を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「Ｓ」が付与された数字によって、各処理のステップ番号を表現する。

図２に示す一連の処理において、ＣＰＵ７２は、まず、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび水温ＴＨＷを取得する（Ｓ１０）。回転速度ＮＥは、ＣＰＵ７２により、出力信号Ｓｃｒに基づき算出される。また、充填効率ηは、ＣＰＵ７２により、吸入空気量Ｇａおよび回転速度ＮＥに基づき算出される。次にＣＰＵ７２は、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび水温ＴＨＷに基づき、堆積量ＤＰＭの更新量ΔＤＰＭを算出する（Ｓ１２）。ここで、堆積量ＤＰＭは、ＧＰＦ３４に捕集されているＰＭの量である。詳しくは、ＣＰＵ７２は、回転速度ＮＥ、充填効率ηおよび水温ＴＨＷに基づき排気通路３０に排出される排気中のＰＭの量を算出する。また、ＣＰＵ７２は、回転速度ＮＥおよび充填効率ηに基づきＧＰＦ３４の温度を算出する。そしてＣＰＵ７２は、排気中のＰＭの量とＧＰＦ３４の温度とに基づき更新量ΔＤＰＭを算出する。なお、ＣＰＵ７２は、後述のＳ２２の処理を実行する場合には、更新量ΔＤＰＭを減少補正すればよい。

次にＣＰＵ７２は、堆積量ＤＰＭを、更新量ΔＤＰＭに応じて更新する（Ｓ１４）。次に、ＣＰＵ７２は、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ１６）。フラグＦは、「１」である場合に、ＧＰＦ３４のＰＭを燃焼除去するための再生処理を実行していることを示し、「０」である場合にそうではないことを示す。ＣＰＵ７２は、「０」であると判定する場合（Ｓ１６：ＮＯ）、堆積量ＤＰＭが再生実行値ＤＰＭＨ以上であることと、後述のＳ２２の処理を中断しているときであることとの論理和が真であるか否かを判定する（Ｓ１８）。再生実行値ＤＰＭＨは、ＧＰＦ３４が捕集したＰＭ量が多くなっており、ＰＭを除去することが望まれる値に設定されている。ＣＰＵ７２は、論理和が真であると判定する場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、以下の条件（ａ）および上記条件（ｂ）の論理積が真であるか否かを判定する（Ｓ２０）。この処理は、再生処理の実行が許可されるか否かを判定する処理である。

条件（ａ）：内燃機関１０に対する要求トルクである機関要求トルクＴｅ＊が規定値Ｔｅｔｈ以上である旨の条件である。
条件（ｂ）：回転速度の指令値ＮＥ＊が規定速度ＮＥｔｈ以上である旨の条件である。

ＣＰＵ７２は、論理積が真であると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、再生処理を実行し、フラグＦに「１」を代入する（Ｓ２２）。すなわち、ＣＰＵ７２は、気筒＃１のポート噴射弁１６および筒内噴射弁２２からの燃料の噴射を停止する。また、ＣＰＵ７２は、気筒＃２～＃４の燃焼室２０内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとすべくポート噴射弁１６および筒内噴射弁２２を操作する。この処理は、排気通路３０に酸素と未燃燃料とを排出し、ＧＰＦ３４の温度を上昇させてＧＰＦ３４が捕集したＰＭを燃焼除去するための処理である。すなわち、排気通路３０に酸素と未燃燃料を排出することにより、三元触媒３２等において未燃燃料を燃焼させ排気の温度を上昇させ、ひいてはＧＰＦ３４の温度を上昇させることができる。また、ＧＰＦ３４に酸素を供給することによって、ＧＰＦ３４が捕集したＰＭを燃焼除去することができる。

一方、ＣＰＵ７２は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、堆積量ＤＰＭが停止用閾値ＤＰＭＬ以下であるか否かを判定する（Ｓ２４）。停止用閾値ＤＰＭＬは、ＧＰＦ３４に捕集されているＰＭの量が十分に小さくなり、再生処理を停止させてもよい値に設定されている。ＣＰＵ７２は、停止用閾値ＤＰＭＬを上回ると判定する場合（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２０の処理に移行する。一方、ＣＰＵ７２は、停止用閾値ＤＰＭＬ以下と判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）と、Ｓ２０の処理において否定判定される場合とには、再生処理を停止し、フラグＦに「０」を代入する（Ｓ２６）。

なお、ＣＰＵ７２は、Ｓ２２，Ｓ２６の処理を完了する場合と、Ｓ１８の処理において否定判定する場合と、には、図２に示す一連の処理を一旦終了する。
「連続失火判定に関する処理」
図３に、連続失火の判定に関する処理の手順を示す。なお、図３においては、気筒＃３を例にとって、気筒＃３における失火率が高まる異常の有無の判定に関する処理を例示している。図３に示す処理は、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。

図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ７２は、まず、クランク軸２６が３０°ＣＡ回転するのに要する時間Ｔ３０を取得する（Ｓ３０）。次にＣＰＵ７２は、「ｍ＝０，１，２，３，…」として、時間Ｔ３０［ｍ＋１］に時間Ｔ３０［ｍ］を代入し、時間Ｔ３０［０］にＳ３０の処理で新たに取得した時間Ｔ３０を代入する（Ｓ３２）。この処理は、時間Ｔ３０の後のカッコ内の変数を、過去のものほど数字が大きくなるようにするための処理である。この処理によって、カッコ内の変数の値が１つ大きい場合、３０°ＣＡだけ前の時間Ｔ３０となる。

次にＣＰＵ７２は、現在のクランク軸２６の回転角度が、気筒＃３の圧縮上死点を基準としてＡＴＤＣ１２０°ＣＡであるか否かを判定する（Ｓ３４）。ＣＰＵ７２は、ＡＴＤＣ１２０°ＣＡであると判定する場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、回転変動量ΔＴ３０［ｍ＋１］に回転変動量ΔＴ３０［ｍ］を代入し、時間Ｔ３０［０］から時間Ｔ３０［４］を減算した値を、回転変動量ΔＴ３０［０］に代入する（Ｓ３６）。回転変動量ΔＴ３０は、失火の有無の判定対象となる気筒において失火が生じていない場合に負の値となり、失火が生じている場合に正の値となる変数である。ここで、失火の有無の対象となる気筒とは、Ｓ３４の処理によって、圧縮上死点を１２０°過ぎたと判定された気筒、すなわち気筒＃３である。

次にＣＰＵ７２は、回転変動量ΔＴ３０［０］から回転変動量ΔＴ３０「２」を減算した値が閾値ΔＴｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ３８）。
この処理は、判定対象となる気筒において失火が生じたか否かを判定する処理である。すなわち、失火が生じていない場合、回転変動量ΔＴ３０［０］および回転変動量ΔＴ３０［２］は、同程度の値となることから、それらの差は、絶対値が小さい値となる。これに対し、判定対象となる気筒で失火が生じている場合、回転変動量ΔＴ３０［０］が正の値となる。一方、判定対象となる気筒の３６０°ＣＡ前に圧縮上死点となった気筒で失火が生じていない場合には、回転変動量ΔＴ３０［２］が負の値となる。したがって、判定対象となる気筒で失火が生じている場合、回転変動量ΔＴ３０［０］から回転変動量ΔＴ３０「２」を減算した値は、正で絶対値が大きい値となる。

ＣＰＵ７２は、閾値ΔＴｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ３８：ＹＥＳ）、気筒＃３において失火が生じた旨の仮判定をする（Ｓ４０）。そして、ＣＰＵ７２は、気筒＃３における仮判定の回数をカウントするカウンタＣ［３］をインクリメントする（Ｓ４２）。

ＣＰＵ７２は、Ｓ４２の処理を完了する場合と、Ｓ３８の処理において否定判定する場合とには、連続失火判定期間が経過したか否かを判定する（Ｓ４４）。ここで、連続失火判定期間の始点は、Ｓ３８の処理を初めて実行したタイミングと、後述のＳ５２の処理を最後に実行したタイミングとのうちの遅い方のタイミングとする。ＣＰＵ７２は、連続失火判定期間が経過したと判定する場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、カウンタＣ［３］が閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ４６）。閾値Ｃｔｈは、連続失火判定期間内に見過ごすことができない失火率で失火が生じた場合の失火率の下限値に応じて設定されている。すなわち、連続失火判定期間の長さと、閾値Ｃｔｈとは、上記下限値に応じて予め定められている。

ＣＰＵ７２は、閾値Ｃｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、連続失火が生じた旨、本判定し（Ｓ４８）、図１に示した警告灯１００を操作することによって、ユーザに、気筒＃３における失火率が見過ごすことができないレベルで生じた旨を報知する報知処理を実行する（Ｓ５０）。一方、ＣＰＵ７２は、カウンタＣ［３］が閾値Ｃｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ４６：ＮＯ）、カウンタＣ［３］を初期化する（Ｓ５２）。

なお、ＣＰＵ７２は、Ｓ５０，Ｓ５２の処理が完了する場合と、Ｓ３４，Ｓ４４の処理において否定判定する場合と、には、図３に示した一連の処理を一旦終了する。
「ランダム失火判定に関する処理」
図４に、ランダム失火の判定に関する処理の手順を示す。図４に示す処理は、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図４において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付与してその説明を省略する。

図４に示す一連の処理において、ＣＰＵ７２は、Ｓ３０，Ｓ３２の処理を完了する場合、気筒＃１，＃２，＃３，＃４のいずれかの圧縮上死点を基準としてＡＴＤＣ１２０°ＣＡであるか否かを判定する（Ｓ３４ａ）。ＣＰＵ７２は、ＡＴＤＣ１２０°ＣＡであると判定する場合（Ｓ３４ａ：ＹＥＳ）、フラグＦが「１」であって且つ気筒＃１のＡＴＤＣ１２０°ＣＡであるか否かを判定する（Ｓ３５）。そしてＣＰＵ７２は、フラグＦが「０」であるか、フラグＦが「１」であっても気筒＃２、＃３，＃４のいずれかのＡＴＤＣ１２０°ＣＡである場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、Ｓ３６の処理を実行する。

そしてＣＰＵ７２は、回転変動量ΔＴ３０［０］から回転変動量ΔＴ３０［２］を減算した値が閾値ΔＴｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ３８ａ）。そして、ＣＰＵ７２は、閾値ΔＴｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ３８ａ：ＹＥＳ）、失火の判定対象となる気筒において失火が生じた旨の仮判定をする（Ｓ４０）。ここでの判定対象となる気筒は、Ｓ３４ａの処理において肯定判定された時点から１２０°進角側に圧縮上死点を有する気筒である。そして、ＣＰＵ７２は、Ｓ４０の処理を完了する場合、Ｓ４０の処理の実行回数をカウントするカウンタＣｒをインクリメントする（Ｓ４２ａ）。

ＣＰＵ７２は、Ｓ４２ａの処理を完了する場合や、Ｓ３８ａの処理において否定判定する場合には、ランダム失火判定期間が経過したか否かを判定する（Ｓ４４ａ）。ランダム失火判定期間の始点は、Ｓ３８ａの処理を最初に行ったタイミングと、後述のＳ５２ａの処理を最後に行ったタイミングとのうちのいずれか遅い方のタイミングである。ＣＰＵ７２は、ランダム失火判定期間が経過したと判定する場合（Ｓ４４ａ：ＹＥＳ）、カウンタＣｒが閾値Ｃｒｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ４６ａ）。閾値Ｃｒｔｈとランダム失火判定期間の長さとは、ランダム失火判定期間内における失火率が許容範囲を超える下限値に応じて設定されている。なお、ランダム失火判定期間の長さと、閾値Ｃｒｔｈとのいずれか少なくとも一方は、ランダム失火判定期間内にＳ３５の処理において肯定判定される回数に応じて可変設定されることが望ましい。具体的には、たとえばランダム失火判定期間内にＳ３５の処理において肯定判定される回数が多い場合に少ない場合よりも閾値Ｃｒｔｈを小さい値に設定すればよい。またたとえば、Ｓ３５の処理において肯定判定される回数が多い場合に少ない場合よりも、ランダム失火判定期間の長さを長くしてもよい。こうした設定によれば、Ｓ４６ａの処理において肯定判定される際の失火率の変動を抑制できる。

ＣＰＵ７２は、閾値Ｃｒｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ４６ａ：ＹＥＳ）、ランダム失火が生じていると判定し（Ｓ４８ａ）、Ｓ５０の処理を実行する。これに対しＣＰＵ７２は、閾値Ｃｒｔｈ未満であると判定する場合（Ｓ４６ａ：ＮＯ）、カウンタＣｒを初期化する（Ｓ５２ａ）。

なお、ＣＰＵ７２は、Ｓ５０，Ｓ５２ａの処理を完了する場合と、Ｓ３４ａ，Ｓ４４ａの処理において否定判定する場合と、Ｓ３５の処理において肯定判定する場合と、には、図４に示す一連の処理を一旦終了する。

「失火判定のための回転変動量の算出に関する処理」
図５に、ダンパ４８が３０°ＣＡ回転するのに要する時間Ｔ３０を算出する処理の手順を示す。図５に示す処理は、ＲＯＭ７４に記憶されたプログラムをＣＰＵ７２が、クランク軸２６が３０°ＣＡ回転する周期で繰り返し実行することにより実現される。具体的には、たとえばクランク角センサ８２が所定の歯部４２を検知することをトリガとして繰り返し実行される。なお、所定の歯部４２は、３０°ＣＡ毎に定義されているものとする。

図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ７２は、まず直近の３０°ＣＡの回転角度領域をクランク軸２６が回転するのに要した時間ｅｔ３ｔｘｄｈを算出する（Ｓ６０）。この処理は、図１に示すように、クランク角センサ８２が３０°ＣＡだけ離間した２つの歯部４２のいずれか一方を検知してから他方を検知するまでに要した時間の計時処理となる。次にＣＰＵ７２は、３０°ＣＡに対応する角度定数ＣＲを時間ｅｔ３ｔｘｄｈによって除算することによって、直近の３０°ＣＡの回転角度領域におけるクランク軸２６の回転速度であるクランク側速度ωｅを算出する（Ｓ６２）。

次にＣＰＵ７２は、ダンパ４８のうちのキャリアＣ側の回転速度である後段側速度ωｏｕｔを算出する（Ｓ６４）。ＣＰＵ７２は、第１モータジェネレータ５２の回転軸５２ａの微小回転角度領域における回転速度ωｍ１と、第２モータジェネレータ５４の回転軸５４ａの微小回転角度領域における回転速度ωｍ２と、遊星歯車機構５０のギア比とに基づき、後段側速度ωｏｕｔを算出する。ここで、微小回転角度領域は、１回転よりも小さい回転角度領域とする。また、回転速度ωｍ１は、第１回転角センサ９０の出力信号Ｓｍ１に基づきＣＰＵ７２によって算出される。また、回転速度ωｍ２は、第２回転角センサ９２の出力信号Ｓｍ２に基づきＣＰＵ７２によって算出される。

次にＣＰＵ７２は、クランク側速度ωｅから後段側速度ωｏｕｔを減算した値を差分速度ωｄａｍｐに代入する（Ｓ６６）。次にＣＰＵ７２は、差分速度ωｄａｍｐの積算処理に基づきダンパ４８のクランク軸２６側とキャリアＣ側とのねじれ角θｄａｍｐを算出する（Ｓ６８）。そして、ＣＰＵ７２は、ねじれ角θｄａｍｐに弾性係数Ｋを乗算した値を、ねじれトルクＴｄａｍｐに代入する（Ｓ７０）。ねじれトルクＴｄａｍｐは、ねじれ角θｄａｍｐの絶対値がゼロよりも大きくなることによって発生するトルクである。

そしてＣＰＵ７２は、ねじれトルクＴｄａｍｐの積算処理に基づき、ダンパ４８のねじれによって発生するトルクがクランク軸２６の回転速度に及ぼす影響分を定量化した速度成分であるねじれ速度成分ωｒを算出する（Ｓ７２）。ここでは、ねじれトルクＴｄａｍｐに比例したクランク軸２６の角加速度成分の積算処理によってねじれ速度成分ωｒを算出する物理モデルを用いる。

次にＣＰＵ７２は、連続失火判定のための時間Ｔ３０が求められているか否かを判定する（Ｓ７４）。そして、ＣＰＵ７２は、連続失火判定のための時間Ｔ３０が求められていると判定する場合（Ｓ７４：ＹＥＳ）、クランク側速度ωｅからねじれ速度成分ωｒを減算した値によって角度定数ＣＲを除算した値を、図３のＳ３０の処理のための時間Ｔ３０に代入する（Ｓ７６）。一方、ＣＰＵ７２は、ランダム失火判定のための時間Ｔ３０が求められていると判定する場合（Ｓ７４：ＮＯ）、フラグＦが「１」であるか否かを判定する（Ｓ７８）。そしてＣＰＵ７２は、フラグＦが「０」であると判定する場合（Ｓ７８：ＮＯ）、Ｓ６０の処理によって算出した時間ｅｔ３ｔｘｄｈを図４のＳ３０の処理のための時間Ｔ３０に代入する（Ｓ８０）。

これに対し、ＣＰＵ７２は、フラグＦが「１」であると判定する場合（Ｓ７８：ＹＥＳ）、クランク側速度ωｅからねじれ速度成分ωｒを減算した値によって角度定数ＣＲを除算した値を、図４のＳ３０の処理のための時間Ｔ３０に代入する（Ｓ７６）。

なお、ＣＰＵ７２は、Ｓ７６，Ｓ８０の処理を完了する場合には、図５に示した一連の処理を一旦終了する。
図６に、Ｓ６８の処理の詳細な手順を示す。

図６に示す一連の処理において、ＣＰＵ７２は、まず直近に算出された差分速度ωｄａｍｐと、時間ｅｔ３ｔｘｄｈとを取得する（Ｓ９０）。次にＣＰＵ７２は、直近の２４個の差分速度ωｄａｍｐ［０］～ωｄａｍｐ［２３］の単純移動平均処理値を平均差分速度ωｄａｍｐ７２０［０］に代入する（Ｓ９２）。平均差分速度ωｄａｍｐ７２０は、差分速度ωｄａｍｐの高周波成分を除去した変数である。換言すれば、差分速度ωｄａｍｐにローパスフィルタ処理が施された変数である。なお、差分速度ωｄａｍｐ［ｉ］の変数ｉは、値が大きいほどより過去の値を示す。

次にＣＰＵ７２は、差分速度ωｄａｍｐの積算処理によって、ねじれ角θｄａｍｐの原型となるねじれ角θｄａｍｐｂを算出する（Ｓ９４）。本実施形態では、積算処理として、台形近似を例示する。すなわち、本実施形態にかかる積分要素は、今回のねじれ角θｄａｍｐｂ［０］を算出すべく前回のねじれ角θｄａｍｐｂ［１］に加算する変数を、今回の差分速度ωｄａｍｐ［０］に時間ｅｔ３ｔｘｄｈを乗算した値とする代わりに、差分速度ωｄａｍｐ［０］，ωｄａｍｐ［１］の和と時間ｅｔ３ｔｘｄｈとの積の「１／２」相当の量とする。詳しくは、差分速度ωｄａｍｐ［０］，ωｄａｍｐ［１］のそれぞれから低周波成分を除去した値同士の和と時間ｅｔ３ｔｘｄｈとの積の「１／２」とする。ここで、差分速度ωｄａｍｐ［０］から低周波成分を除去した値は、「ωｄａｍｐ［０］－ωｄａｍｐ７２０［０］」であり、差分速度ωｄａｍｐ［１］から低周波成分を除去した値は、「ωｄａｍｐ［１］－ωｄａｍｐ７２０［１］」である。ここで、低周波成分とは、１燃焼サイクルよりも大きい周期を有する成分のことである。

次にＣＰＵ７２は、直近の２４個のねじれ角θｄａｍｐｂ［０］～θｄａｍｐｂ［２３］の単純移動平均処理値を平均ねじれ角θｄａｍｐ７２０に代入する（Ｓ９６）。平均ねじれ角θｄａｍｐ７２０は、ねじれ角θｄａｍｐｂの高周波成分を除去した変数である。換言すれば、ねじれ角θｄａｍｐｂにローパスフィルタ処理が施された変数である。なお、ねじれ角θｄａｍｐｂ［ｉ］の変数ｉは、値が大きいほどより過去の値を示す。

次にＣＰＵ７２は、ねじれ角θｄａｍｐｂ［０］の絶対値が閾値θｔｈ以上であることと、平均ねじれ角θｄａｍｐ７２０の絶対値が閾値θｔｈ以上であることとの論理和が真であるか否かを判定する（Ｓ９８）。この処理は、平均差分速度ωｄａｍｐ７２０を用いても除去しきれなかった低周波成分がねじれ角θｄａｍｐｂに蓄積しているか否かと、平均差分速度ωｄａｍｐ７２０自体に低周波成分が蓄積しているか否かと、を判定する処理である。そしてＣＰＵ７２は、論理和が真であると判定する場合（Ｓ９８：ＹＥＳ）、ねじれ角θｄａｍｐｂ［０］から平均ねじれ角θｄａｍｐ７２０を減算した値をねじれ角θｄａｍｐｂ［０］に代入し、平均ねじれ角θｄａｍｐ７２０および、ねじれ角θｄａｍｐｂ［１］，θｄａｍｐｂ［２］，…を初期化する（Ｓ１００）。

ＣＰＵ７２は、Ｓ１００の処理を完了する場合と、Ｓ９８の処理において否定判定する場合と、には、ねじれ角θｄａｍｐｂ［０］から平均ねじれ角θｄａｍｐ７２０を減算した値をねじれ角θｄａｍｐａ［０］に代入する（Ｓ１０２）。この処理は、ねじれ角θｄａｍｐｂ［０］から低周波成分を除去する処理である。ここで、低周波成分とは、１燃焼サイクルよりも大きい周期を有する成分のことである。

次にＣＰＵ７２は、ねじれ角θｄａｍｐａにコウムフィルタ処理を施すことによって、ねじれ角θｄａｍｐを算出する（Ｓ１０４）。本実施形態では、コウムフィルタとして、フィードフォワード型のフィルタを採用する。詳しくは、今回のねじれ角θｄａｍｐａ［０］と１燃焼サイクル前のねじれ角θｄａｍｐａ［２４］との加重移動平均処理をするフィルタを採用する。すなわち、ＣＰＵ７２は、今回のねじれ角θｄａｍｐａ［０］に係数βを乗算した値と、１燃焼サイクル前のねじれ角θｄａｍｐａ［２４］に係数αを乗算した値との和を、ねじれ角θｄａｍｐとする。ここで、「α＋β＝１」である。

なおＣＰＵ７２は、Ｓ１０４の処理を完了する場合、図５のＳ６８の処理を完了する。
図７に、図５のＳ７２の処理の詳細な手順を示す。
図７に示すように、ＣＰＵ７２は、まず、Ｓ７０の処理によって算出された最新のねじれトルクＴｄａｍｐ［０］と、時間ｅｔ３ｔｘｄｈとを取得する（Ｓ１１０）。次にＣＰＵ７２は、直近の２４個のねじれトルクＴｄａｍｐ［０］～Ｔｄａｍｐ［２３］の単純移動平均処理値を、平均ねじれトルクＴｄａｍｐ７２０［０］に代入する（Ｓ１１２）。平均ねじれトルクＴｄａｍｐ７２０は、ねじれトルクＴｄａｍｐの高周波成分を除去した変数である。換言すれば、ねじれトルクＴｄａｍｐにローパスフィルタ処理が施された変数である。なお、ねじれトルクＴｄａｍｐ［ｉ］の変数ｉは、値が大きいほどより過去の値を示す。

次にＣＰＵ７２は、ねじれトルクＴｄａｍｐから慣性係数Ｊを除算した値の積算処理によって、ねじれ速度成分ωｒの原型となるねじれ速度成分ωｒｂを算出する（Ｓ１１４）。本実施形態では、積算処理として、台形近似を例示する。すなわち、本実施形態にかかる積分要素は、今回のねじれ速度成分ωｒｂ［０］を算出すべく前回のねじれ速度成分ωｒｂ［１］に加算する変数を、ねじれトルクＴｄａｍｐ［０］，Ｔｄａｍｐ［１］から慣性係数Ｊを除算した値同士の和と時間ｅｔ３ｔｘｄｈとの積の「１／２」相当の量とする。詳しくは、ねじれトルクＴｄａｍｐ［０］，Ｔｄａｍｐ［１］のそれぞれから低周波成分を除去した値同士の和と時間ｅｔ３ｔｘｄｈとの積の「１／２」とする。ここで、ねじれトルクＴｄａｍｐ［０］から低周波成分を除去した値は、「Ｔｄａｍｐ［０］－Ｔｄａｍｐ７２０［０］」であり、ねじれトルクＴｄａｍｐ［１］から低周波成分を除去した値は、「Ｔｄａｍｐ［１］－Ｔｄａｍｐ７２０［１］」である。ここで、低周波成分とは、１燃焼サイクルよりも大きい周期を有する成分のことである。

次にＣＰＵ７２は、直近の２４個のねじれ速度成分ωｒｂ［０］～ωｒｂ［２３］の単純移動平均処理値を平均ねじれ速度成分ωｒ７２０に代入する（Ｓ１１６）。平均ねじれ速度成分ωｒ７２０は、ねじれ速度成分ωｒｂの高周波成分を除去した変数である。換言すれば、ねじれ速度成分ωｒｂにローパスフィルタ処理が施された変数である。なお、ねじれ速度成分ωｒｂ［ｉ］の変数ｉは、値が大きいほどより過去の値を示す。

次にＣＰＵ７２は、ねじれ速度成分ωｒｂ［０］の絶対値がωｔｈ以上であることと、平均ねじれ速度成分ωｒ７２０の絶対値が閾値ωｔｈ以上であることとの論理和が真であるか否かを判定する（Ｓ１１８）。この処理は、平均ねじれ速度成分ωｒ７２０を用いても除去しきれなかった低周波成分がねじれ速度成分ωｒｂに蓄積しているか否かと、平均ねじれ速度成分ωｒ７２０自体に低周波成分が蓄積しているか否かと、を判定する処理である。そしてＣＰＵ７２は、論理和が真であると判定する場合（Ｓ１１８：ＹＥＳ）、ねじれ速度成分ωｒｂ［０］から平均ねじれ速度成分ωｒ７２０を減算した値をねじれ速度成分ωｒｂ［０］に代入し、平均ねじれ速度成分ωｒ７２０および、ねじれ速度成分ωｒｂ［１］，ωｒｂ［２］，…を初期化する（Ｓ１２０）。

ＣＰＵ７２は、Ｓ１２０の処理を完了する場合や、Ｓ１１８の処理において否定判定する場合には、ねじれ速度成分ωｒｂ［０］から平均ねじれ速度成分ωｒ７２０を減算した値をねじれ速度成分ωｒａ［０］に代入する（Ｓ１２２）。この処理は、ねじれ速度成分ωｒｂ［０］から低周波成分を除去する処理である。ここで、低周波成分とは、１燃焼サイクルよりも大きい周期を有する成分のことである。

次にＣＰＵ７２は、ねじれ速度成分ωｒａにコウムフィルタ処理を施すことによって、ねじれ速度成分ωｒを算出する（Ｓ１２４）。本実施形態では、コウムフィルタとして、フィードフォワード型のフィルタを採用する。詳しくは、今回のねじれ速度成分ωｒａ［０］と１燃焼サイクル前のねじれ速度成分ωｒａ［２４］との加重移動平均処理をするフィルタを採用する。すなわち、ＣＰＵ７２は、今回のねじれ速度成分ωｒａ［０］に係数βを乗算した値と、１燃焼サイクル前のねじれ速度成分ωｒａ［２４］に係数αを乗算した値との和を、ねじれ速度成分ωｒとする。ここで、「α＋β＝１」である。

なお、ＣＰＵ７２は、Ｓ１２４の処理を完了する場合、図５のＳ７２の処理を完了する。
図８に、本実施形態にかかるフィルタのゲイン特性および位相特性を示す。なお、図８においては、説明の便宜上、模式的に、回転０．５次が１０Ｈｚ、回転１次が２０Ｈｚのときに共振周波数と一致するとしている。

図８に示す曲線ｆｃは、Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理において用いるローパスフィルタと上記積分要素とを組み合わせた特性を示す。図８に示すように、上記積分要素とローパスフィルタとを組み合わせることによって、回転０．５次の整数倍におけるゲインを「１」、位相を「０」にそろえることができる。また、図８に示す曲線ｆｄは、Ｓ１０４，Ｓ１２４の処理において用いたコウムフィルタを加えた特性を示す。図８に示すように、コウムフィルタを用いることにより、回転０．５次よりも低周波のゲインを低下させることができる。これは、コウムフィルタとして、回転０．５次の倍数成分を抽出するフィルタを用いたためである。

ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
ＣＰＵ７２は、ＧＰＦ３４が捕集したＰＭの量が多くなると、再生処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ７２は、気筒＃１の燃焼制御を停止する停止処理と、気筒＃２～＃４の混合気の空燃比をリッチとするリッチ燃焼処理とを実行する。これにより、再生処理時には、１８０°ＣＡ周期で燃焼エネルギが生じるものの、７２０°ＣＡに一度、燃焼エネルギがゼロとなる。すなわち、７２０°ＣＡに一度、トルク抜けが生じる。これにより、クランク軸２６の回転に伴って、回転０．５次およびその高調波の周波数成分の強度が大きくなる。そのため、回転０．５次またはその高調波の周波数が駆動系の共振周波数と一致する場合、ダンパ４８が大きくねじれ、クランク軸２６の回転挙動が、共振が生じていないときとは顕著に異なるものとなる。そしてその場合、３０°ＣＡ離間した歯部４２の検出タイミング同士の差である時間ｅｔ３ｔｘｄｈを直接用いて算出した回転変動量ΔＴ３０によっては、失火が生じた気筒を特定することが困難となる。

そこで本実施形態では、再生処理の実行時には、ランダム失火の判定処理に、クランク側速度ωｅからねじれ速度成分ωｒを減算した値によって角度定数ＣＲを除算した値である時間Ｔ３０を用いる。ここで、ＣＰＵ７２は、ねじれ速度成分ωｒの算出において、低周波成分を除去するために、内燃機関１０のクランク軸２６の回転周波数が回転０．５次の周波数の整数倍となるときのゲインが「１」となって且つ位相がそろっているフィルタを用いる。これにより、回転０．５次の周波数の整数倍の周波数が共振周波数となるときに、共振周波数成分を選択的に用いたねじれ速度成分ωｒを算出できる。そして、ねじれ速度成分を除去することにより、回転変動量ΔＴ３０を、ダンパ４８のねじれが生じていないときと同等の量とすることができる。そのため、ランダム失火の有無を精度良く判定できる。

ただし、上記フィルタは、回転０．５次の周波数の整数倍となるときのゲインが「１」となって且つ位相がそろっているものの、それ以外の周波数帯では、ゲインが「１」からずれ、また位相が進んだり遅れたりする。ここで、１燃焼サイクル内の失火の回数が１回未満であって且つ再生処理が実行されていない場合には、ダンパ４８のねじれも無視できる量となる。そのため、失火が生じる前には、Ｓ６６の処理において算出される差分速度ωｄａｍｐがゼロとなる。こうした状況において失火が生じる場合、失火によってダンパ４８にねじれが生じ、差分速度ωｄａｍｐの大きさが大きくなる。その場合、ねじれの速度成分ωｒの算出に用いるフィルタの特性から、回転０．５次およびその高調波以外の周波数成分の位相が進むことなどに起因して、失火が生じたときの回転変動量ΔＴ３０を算出するために用いるねじれ速度成分ωｒがゼロよりも大きくなる。これにより、回転変動量ΔＴ３０にフィルタの特性に起因したノイズが重畳し、ランダム失火の判定精度を低下させる。

そこで本実施形態では、再生処理が実行されていない場合、３０°ＣＡ離間した歯部４２の検出タイミング同士の差である時間ｅｔ３ｔｘｄｈを直接用いて算出した回転変動量ΔＴ３０によってランダム失火の有無を判定する。

これにより、再生処理の実行の有無にかかわらず、ランダム失火の仮判定の精度を高めることができる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する作用および効果が得られる。

（１）ＣＰＵ７２は、連続失火の判定処理に、クランク側速度ωｅからねじれ速度成分ωｒを減算した値によって角度定数ＣＲを除算した値である時間Ｔ３０を用いた。これにより、時間ｅｔ３ｔｘｄｈを用いる場合と比較して、連続失火の仮判定の精度を高めることができる。

（２）ねじれ速度成分ωｒの算出において、低周波成分を除去するために、回転０．５次の周波数の整数倍となるときのゲインが「１」となって且つ位相がそろっているフィルタを用いた。これにより、互いに異なる複数の周波数が駆動系の共振周波数と一致する場合であっても、ねじれ速度成分ωｒを算出する共通のフィルタで対処できる。これは、変速装置６０を備える場合に特に有効である。すなわち、その場合、たとえば、変速装置６０の変速比が４速であるときには回転０．５次の周波数が駆動系の共振周波数に一致し、１速であるときには回転１次の周波数が共振周波数と一致するなどの現象が生じうる。その場合、ねじれ速度成分ωｒの算出に用いるフィルタにおいて回転０．５次および回転１次のゲインを極力大きくして且つ一定値とするのみならず、それらにおいて位相特性をそろえる必要がある。これは、たとえゲイン特性を同等としたところで、位相特性がそろわない場合には、変速比が４速であるか１速であるかに応じてねじれ速度成分ωｒの算出に用いるロジックを変更する必要が生じるためである。

（３）Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理において用いるローパスフィルタを、入力される変数の個数が、内燃機関１０の気筒数の倍数個であるフィルタとした。これにより、圧縮上死点の出現周波数の整数分の１の倍数の周波数成分のゲインを「１」として且つ位相特性の相違を小さくすることが可能となる。

（４）Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理において用いるローパスフィルタを、１燃焼サイクルにおける変数の値の単純移動平均処理値を出力するフィルタとした。これにより、回転０．５次の倍数の周波数成分のゲインを「１」として且つ位相特性の相違を小さくするうえで高い性能を発揮できる。

（５）ねじれ角θｄａｍｐｂ［０］の絶対値や平均ねじれ角θｄａｍｐ７２０の絶対値が閾値θｔｈを超える場合、ねじれ角θｄａｍｐｂ［１］，θｄａｍｐｂ［２］，…を初期化した。これにより、ローパスフィルタ処理によって低周波成分を完全には除去できないことに起因してねじれ角θｄａｍｐｂの絶対値がある程度大きい値となったとしても、これを解消できる。

（６）ねじれ速度成分ωｒｂ［０］の絶対値や平均ねじれ速度成分ωｒ７２０の絶対値が閾値ωｔｈを超える場合、ねじれ速度成分ωｒｂ［１］，ωｒｂ［２］，…を初期化した。これにより、ローパスフィルタ処理によって低周波成分を完全には除去できないことに起因してねじれ速度成分ωｒｂの絶対値がある程度大きい値となったとしても、これを解消できる。

＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１，２］変動処理は、Ｓ２２の処理に対応し、ランダム失火判定処理は、Ｓ３８ａ，Ｓ４０，Ｓ４２ａ，Ｓ４４ａ，Ｓ４６ａ，Ｓ４８ａ，Ｓ５２ａの処理に対応する。変動量算出処理は、Ｓ３６，Ｓ６０～Ｓ８０の処理に対応する。瞬時速度変数は、時間Ｔ３０に対応する。回転変動量は、回転変動量ΔＴ３０に対応する。フィルタ処理は、Ｓ６８，Ｓ７２の処理に対応する。第１処理は、Ｓ３６，Ｓ６０～Ｓ７２，Ｓ７４，Ｓ７６の処理に対応する。第２処理は、Ｓ３６，Ｓ６０，Ｓ８０の処理に対応する。［３］連続失火判定処理は、Ｓ３８～Ｓ４８，Ｓ５２の処理に対応する。［４］ねじれ剛性体は、ダンパ４８に対応している。クランク側取得処理は、Ｓ６０の処理に対応する。後段側取得処理は、Ｓ６４の処理に対応する。ねじれ成分算出処理は、Ｓ６６～Ｓ７２の処理に対応する。［５］Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理において、２４個の移動平均処理をしていることに対応する。［６］停止処理は、Ｓ２２の処理に対応する。

＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

「瞬時速度変数について」
・上記実施形態では、圧縮上死点間の間隔以下のクランク角度領域におけるクランク軸２６の回転速度を示す変数である瞬時速度変数を定義するクランク角度領域を３０°ＣＡとしたが、これに限らない。たとえば、１０°ＣＡであってもよく、またたとえば圧縮上死点間の間隔自体であってもよい。

・瞬時速度変数としては、時間の次元を有する量に限らず、たとえば速度の次元を有する量であってもよい。
「回転変動量について」
・上記実施形態では、回転変動量ΔＴ３０を、１２０°ＣＡ離間した瞬時速度変数同士の差としたが、これに限らない。たとえば、９０°ＣＡ離間した瞬時速度変数同士の差としてもよい。

・上記実施形態では、回転変動量を算出するための一対の瞬時速度変数を、連続失火判定用とランダム失火判定用とで、互いに等しい角度領域だけ離間した変数としたが、これに限らない。すなわち、たとえば連続失火用の回転変動量ΔＴ３０を、「Ｔ３０［０］－Ｔ３０［３］」とし、ランダム失火用の回転変動量ΔＴ３０を、「Ｔ３０［０］－Ｔ３０［４］」としてもよい。

・回転変動量としては、瞬時速度変数同士の差に限らず、瞬時速度変数同士の比であってもよい。
「仮判定処理について」
・仮判定処理としては、互いに３６０°ＣＡまたは７２０°ＣＡだけ離間した回転変動量ΔＴ３０同士の差を用いるものに限らない。要は、３６０°ＣＡの整数倍だけ離間した回転変動量ΔＴ３０同士の差を用いることにより、仮判定の精度がクランクロータ４０の歯部４２の公差によって低下することを抑制できる。

・仮判定処理としては、互いに３６０°ＣＡの整数倍だけ離間した回転変動量ΔＴ３０同士の差と閾値との大小比較をするものに限らず、判定対象となる気筒の回転変動量と閾値とを直接大小比較する処理であってもよい。

「停止処理について」
・停止処理としては、再生処理に限らない。たとえば、内燃機関１０の出力を調整するために一部の気筒における燃料の供給を停止する処理であってもよい。またたとえば、１部の気筒において異常が生じた場合に、その気筒における燃焼制御を停止する処理であってもよい。またたとえば、三元触媒３２の酸素吸蔵量が規定値以下となる場合に、一部の気筒のみ燃焼制御を停止し、残りの気筒における混合気の空燃比を理論空燃比とする制御を実行する処理であってもよい。

「積分要素について」
・上記実施形態では、Ｓ９４の処理における積分要素として、台形近似をするものを例示したが、これに限らない。たとえば、最新の差分速度ωｄａｍｐ［０］と時間間隔との積を都度加算する処理であってもよい。

・上記実施形態では、Ｓ１１４の処理における積分要素として、台形近似をするものを例示したが、これに限らない。たとえば、最新のねじれトルクＴｄａｍｐ［０］から慣性係数Ｊを除算した値と時間間隔との積を都度加算する処理であってもよい。

「フィルタ処理について」
・上記実施形態では、フィルタ処理への入力となる変数の値を３０°ＣＡ毎に算出したが、これに限らない。たとえば、１８０°ＣＡの整数分の１である、１０°ＣＡ毎に算出してもよく、またたとえば６０°ＣＡ毎に算出してもよい。もっとも、それらにも限らない。ただし、ローパスフィルタ処理への入力となる変数の値は、圧縮上死点の出現間隔の整数分の１毎に算出されることが望ましい。

・上記実施形態では、圧縮上死点の出現間隔の整数分の１毎に算出される変数の値の１燃焼サイクルにおける時系列データをローパスフィルタ処理の入力としたが、これに限らない。たとえば、２燃焼サイクルにおける時系列データをローパスフィルタ処理の入力としてもよい。これによっても、回転０．５次の整数倍の周波数におけるゲインおよび位相をそろえることが可能となる。もっとも、１燃焼サイクルの整数倍における時系列データをローパスフィルタ処理の入力とすること自体必須ではない。たとえば、回転１次以上の周波数においてのみ共振がみられる場合、２ストロークにおける時系列データをローパスフィルタ処理の入力としてもよい。

・上記実施形態では、Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理において用いるローパスフィルタの入力となる変数の値の個数を全て同一としたが、これに限らない。たとえば、Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理において用いるローパスフィルタの入力となる変数の値の個数を２４個としつつも、Ｓ９２，Ｓ９６の処理において用いるローパスフィルタの入力となる変数の値の個数については、１２個としてもよい。その場合であっても、Ｓ９２，Ｓ９６の処理において用いるローパスフィルタの入力となる変数の値は、圧縮上死点の出現間隔の整数分の１毎に算出されることが望ましい。

・上記実施形態では、Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理において圧縮上死点の出現間隔の整数分の１毎に算出される変数の値の互いに共通した所定期間である１燃焼サイクルにおける時系列データをローパスフィルタ処理の入力としたが、これに限らない。たとえば、Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理においては、１燃焼サイクルにおける時系列データをローパスフィルタ処理の入力としつつも、Ｓ９２，Ｓ９６の処理においては、２燃焼サイクルにおける時系列データをローパスフィルタ処理の入力としてもよい。

・上記実施形態では、Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理におけるローパスフィルタ処理を全て単純移動平均処理としたが、これに限らない。たとえば、Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理においては、単純移動平均処理としつつも、Ｓ９２，Ｓ９６の処理においては、指数移動平均処理としてもよい。

・Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の処理の少なくとも１つにおいて、単純移動平均処理を用いることも必須ではなく、任意の有限応答型のフィルタを用いてよい。
・フィルタ処理としては、回転０．５次および回転１次のゲインが「１」であって、それらの位相がそろっているフィルタを用いる処理に限らない。たとえば回転０．５次のゲインが「１」であるものの、回転０．５次および回転１次の位相がそろっていないものであってもよい。そのようなフィルタであっても、たとえば下記「車両について」の欄に記載したように変速装置６０を備えず、失火の検出精度を低下させる要因となる共振周波数が１つの場合などには、失火の判定精度を高める上で有効である。さらに、回転０．５次およびその高調波のうち共振周波数と一致することがある周波数におけるゲインが「１」であることも必須ではなく、「１」よりも大きくてもよい。その場合、フィルタ処理によって選択的に透過された周波数成分を用いてねじれ速度成分ωｒを算出し、同ねじれ速度成分ωｒによって減算される対象となる速度成分の位相を調整したり、ねじれ速度成分ωｒに補正係数を乗算したりすればよい。

・フィルタ処理としては、ローパスフィルタを用いるものに限らず、ハイパスフィルタを用いるものであってもよい。その場合、回転０．５次またはその高調波成分を選択的に透過させるものとし、積分要素の入力をフィルタ処理の施された変数の値とすればよい。すなわち、その場合、積分要素において低周波成分を除去する処理を行わなくてもよい。

「物理モデルについて」
・上記実施形態では、ねじれ速度成分ωｒを算出するための物理モデルとして、弾性係数Ｋおよび慣性係数Ｊを固定値とするモデルを例示したが、これに限らない。たとえば、ねじれ角θｄａｍｐの絶対値が大きい場合に小さい場合よりも弾性係数Ｋを大きい値とするなど、ねじれ角θｄａｍｐに応じて弾性係数Ｋを可変としてもよい。

・ねじれ速度成分ωｒを算出するための物理モデルとしては、弾性係数Ｋおよび慣性係数Ｊのみからなるものにも限らない。たとえば、粘性係数と差分速度ωｄａｍｐとの積からなる項と、ねじれ角θｄａｍｐと弾性係数Ｋとの積からなる項との和を、ねじれトルクＴｄａｍｐとするモデルであってもよい。

「算出処理について」
・Ｓ９２，Ｓ９６，Ｓ１１２，Ｓ１１６の全てのローパスフィルタ処理を行うものに限らない。たとえば、Ｓ１１６の処理のみを実行しつつも、それ以外については実行しなくてもよい。

・上記実施形態では、Ｓ１０４，Ｓ１２４の処理の双方のコウムフィルタ処理を実行したが、これに限らない。たとえばＳ１２４の処理を実行しつつも、Ｓ１０４の処理については削除してもよい。もっとも、コウムフィルタ処理を実行すること自体必須ではない。

「失火の判定結果の反映について」
・上記実施形態では、失火が生じたと判定する場合、警告灯１００を用いた報知処理を実行したが、報知処理としては、視覚情報を出力する装置を操作対象とする処理に限らず、たとえば聴覚情報を出力する装置を操作対象とする処理であってもよい。

・失火の判定結果を報知処理に利用すること自体必須ではない。たとえば、失火が生じた場合に、失火が生じにくい運転状態へと内燃機関１０の制御を変更すべく、内燃機関１０の操作部を操作する処理を実行してもよい。要は、失火の判定結果は、所定のハードウェア手段を操作することによって失火に対処する処理に反映されればよい。

「変動処理について」
・変動処理としては、停止処理を含むものに限らない。たとえば、複数の気筒の一部の気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとし、残りの気筒における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとする、いわゆるディザ制御であってもよい。すなわち、たとえば気筒＃１における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチとし、気筒＃２～＃４における混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとする場合、１燃焼サイクルに一度、燃焼エネルギ量が周期的に大きくなる。そのため、ランダム失火の判定においても、停止処理を実行する場合と同様の瞬時速度変数を用いることが有効である。

「堆積量の推定について」
・堆積量ＤＰＭの推定処理としては、図２において例示したものに限らない。たとえば、ＧＰＦ３４の上流側と下流側との圧力の差と吸入空気量Ｇａとに基づき堆積量ＤＰＭを推定してもよい。具体的には、圧力の差が大きい場合に小さい場合よりも堆積量ＤＰＭを大きい値に推定し、圧力の差が同一であっても、吸入空気量Ｇａが小さい場合に大きい場合よりも堆積量ＤＰＭを大きい値に推定すればよい。ここで、ＧＰＦ３４の下流側の圧力を一定値とみなす場合、差圧に代えて上記圧力Ｐｅｘを用いることができる。

「ねじれ剛性体について」
・ねじれ剛性体としては、ダンパ４８に限らない。たとえば、下記「車両について」の欄に記載されているように、内燃機関１０のクランク軸２６がトルクコンバータを介して変速装置に連結されて且つ、トルクコンバータがロックアップクラッチを備える場合、ロックアップクラッチをねじれ剛性体としてもよい。すなわち、この場合、ロックアップクラッチは、ダンパ４８よりもねじれ剛性が高いが、ねじれによる反力を生じさせることには相違ない。

「後処理装置について」
・後処理装置としては、三元触媒３２の下流にＧＰＦ３４を備えるものに限らず、たとえばＧＰＦ３４の下流に三元触媒３２を備えるものであってもよい。また、三元触媒３２およびＧＰＦ３４を備えるものに限らない。たとえば、ＧＰＦ３４のみを備えてもよい。また、たとえば後処理装置が三元触媒３２のみからなる場合であっても、その再生処理時において後処理装置の昇温が必要となるなら、上記実施形態やそれらの変更例に例示した処理を実行することが有効である。なお、後処理装置が三元触媒３２とＧＰＦとを備える場合には、ＧＰＦとしては、三元触媒が担持されたフィルタに限らず、フィルタのみであってもよい。

「制御装置について」
・制御装置としては、ＣＰＵ７２とＲＯＭ７４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

「内燃機関について」
・内燃機関の気筒数は４つに限らず、たとえば、６個でもよく、またたとえば８個でもよい。

・内燃機関がポート噴射弁１６および筒内噴射弁２２を備えることも必須ではない。
・内燃機関としては、ガソリン機関のような火花点火式内燃機関に限らず、たとえば燃料を軽油とする圧縮着火式内燃機関等であってもよい。

「車両について」
・図１において、変速装置６０を備えることは必須ではない。
・車両としては、シリーズ・パラレルハイブリッド車に限らず、たとえばパラレルハイブリッド車やシリーズハイブリッド車であってもよい。もっとも、ハイブリッド車に限らず、たとえば、車両の動力発生装置が内燃機関１０のみの車両であってもよい。その場合、内燃機関１０と変速装置との間にロックアップクラッチを備えたトルクコンバータを備えてもよい。

１０…内燃機関
２０…燃焼室
２６…クランク軸
３０…排気通路
３２…三元触媒
３４…ＧＰＦ
４０…クランクロータ
４８…ダンパ

Claims (6)

1. 複数の気筒を有した内燃機関に適用され、
   前記内燃機関のクランク軸は、ねじれ剛性体に連結されており、
   前記クランク軸の回転０．５次の周期で前記内燃機関の燃焼エネルギ量を周期的に変動させる変動処理と、
   前記クランク軸の回転変動量を入力とし、ランダム失火判定用期間内に失火が生じた比率が所定比率以上となる場合にランダム失火が生じたと判定するランダム失火判定処理と、
   クランク信号に基づき、前記回転変動量を算出する変動量算出処理と、
   を実行し、
   前記回転変動量は、瞬時速度変数の変化量であり、
   前記瞬時速度変数は、前記クランク軸が回転する際の速度を示す変数であり、
   前記変動量算出処理は、
   フィルタ処理を利用して前記クランク軸の回転０．５次の周波数およびその高調波のうちの少なくとも１つの成分を選択的に用いて前記回転変動量を算出する第１処理と、
   前記フィルタ処理を利用することなく前記回転変動量を算出する第２処理と、
   を含み、
   前記ランダム失火判定処理は、前記変動処理が実行されていないときには前記第２処理によって算出された前記回転変動量を採用し、前記変動処理が実行されているときには前記第１処理によって算出された前記回転変動量を採用する選択処理を含む内燃機関の失火検出装置。
2. 前記第１処理は、
   前記クランク軸の前記瞬時速度変数であるクランク側速度変数を取得するクランク側取得処理と、
   前記ねじれ剛性体のうちの前記クランク軸とは逆側における前記瞬時速度変数である後段側速度変数を取得する後段側取得処理と、
   を含み、前記クランク側速度変数および前記後段側速度変数の差を入力とし、前記クランク側速度変数のうち前記ねじれ剛性体のねじれに起因した成分であるねじれ速度成分を除去したものに基づき前記回転変動量を算出する処理であって且つ、前記ねじれ速度成分の算出に前記フィルタ処理を用いる処理である請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
3. 前記回転変動量を入力とし、前記複数の気筒のうちの特定の気筒において連続失火判定用期間内に失火が生じた比率が規定比率以上となる場合に前記特定の気筒において連続失火が生じたと判定する連続失火判定処理を実行し、
   前記連続失火判定処理は、前記第１処理によって算出された前記回転変動量を入力とする請求項１または２記載の内燃機関の失火検出装置。
4. 前記第１処理は、
   前記クランク側速度変数および前記後段側速度変数の差を入力とし、物理モデルに基づき前記クランク側速度変数のうち前記ねじれ剛性体のねじれに起因した成分であるねじれ速度成分を算出するねじれ成分算出処理と、
   前記ねじれ速度成分が除去された前記クランク軸の前記瞬時速度変数である判定用速度変数に基づき、前記回転変動量を算出する処理と、を含み、
   前記ねじれ成分算出処理は、前記物理モデルが扱う変数に前記フィルタ処理を施す処理である請求項２記載の内燃機関の失火検出装置。
5. 前記フィルタ処理は、入力される前記変数の個数を、前記内燃機関の気筒数の倍数個とするフィルタを利用する処理を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の失火検出装置。
6. 前記変動処理は、前記複数の気筒のうちの一部の気筒における燃焼制御を停止する停止処理を含む請求項１～５のいずれか１項に記載の内燃機関の失火検出装置。