(57)【要約】【課題】低コストの加速度センサを用いて、複数の気筒を有する内燃機関の失火（全筒失火）を、早期に、且つ精度よく、検知することのできる内燃機関の失火検知装置を提供すること。【解決手段】複数の気筒を有する内燃機関の失花を検知するための内燃機関の失火検知装置であって、内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回ったか否かを判定するように構成された回転数低下判定部と、内燃機関に取り付けられた加速度センサからの出力信号に基づいて内燃機関のノッキング状態の異常性を判定するように構成されたノッキング状態判定部と、内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、内燃機関が失火したと判定するように構成された失火判定部と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関の失花を検知するための内燃機関の失火検知装置であって、
前記内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回ったか否かを判定するように構成された回転数低下判定部と、
前記内燃機関に取り付けられた加速度センサからの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキング状態の異常性を判定するように構成されたノッキング状態判定部と、
前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、前記内燃機関が失火したと判定するように構成された失火判定部と、
を備える内燃機関の失火検知装置。
【請求項２】
前記ノッキング状態判定部は、
前記出力信号に基づいて前記複数の気筒毎に気筒ノック強度を算出する気筒ノック強度算出部と、
前記気筒ノック強度に基づいて前記内燃機関の機関ノック強度を算出する機関ノック強度算出部と、
前記機関ノック強度が機関ノック強度閾値を下回ったか否かを判定する機関ノック強度低下判定部と、を含み、
前記機関ノック強度が前記機関ノック強度閾値を下回った場合に、前記内燃機関のノッキング状態が異常であると判定するように構成される
請求項１に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項３】
前記機関ノック強度は、前記複数の気筒毎に算出される前記気筒ノック強度の全体を平均化処理して算出される
請求項２に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項４】
前記機関ノック強度は、前記複数の気筒毎に算出される前記気筒ノック強度のうち、最大値からＮａ番目（Ｎａは１以上の整数）までの気筒ノック強度、及び最小値からＮｂ番目（Ｎｂは１以上の整数）までの気筒ノック強度、を除いて算出される
請求項２に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項５】
前記複数の気筒は、一方側から他方側に向かって直列に配置された３以上の気筒を含み、
前記機関ノック強度は、前記複数の気筒毎に算出される前記気筒ノック強度のうち、前記一方側の端から前記他方側に向かってＮｃ番目（Ｎｃは１以上の整数）までの気筒の気筒ノック強度、及び前記他方側の端から前記一方側に向かってＮｄ番目（Ｎｄは１以上の整数）までの気筒の気筒ノック強度、を除いて算出される
請求項２に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項６】
前記ノッキング状態判定部は、
前記出力信号に基づいて前記複数の気筒毎に気筒ノック強度を算出する気筒ノック強度算出部と、
前記気筒ノック強度を対応する気筒ベース信号に基づいて正規化処理して気筒ノック比を算出する気筒ノック比算出部と、
前記複数の気筒の内、前記気筒ノック比が気筒ノック閾値を下回っている異常気筒の数をカウントする異常気筒数カウント部と、を含み、
前記異常気筒の数が気筒数閾値を上回った場合に、前記内燃機関のノッキング状態が異常であると判定するように構成される
請求項１に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項７】
前記気筒ノック強度は、前記出力信号の特定の周波数帯域におけるパワースペクトル密度を積算することで算出される
請求項２乃至６の何れか１項に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項８】
前記失火判定部は、前記内燃機関の負荷が負荷閾値を下回っている場合には、前記内燃機関が失火したことを判定する失火判定処理の実行を停止するように構成される請求項１乃至７の何れか１項に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項９】
前記回転数低下閾値は、
前記内燃機関の負荷を所定レベルまで増加させる負荷投入運転時における回転数低下閾値である負荷投入時回転数低下閾値、及び
前記内燃機関の負荷が前記所定レベルまで増加させた後の通常運転時における回転数低下閾値である通常時回転数低下閾値であって、前記負荷投入時回転数低下閾値よりも大きい閾値である通常時回転数低下閾値、を含む
請求項１乃至８の何れか１項に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項１０】
前記失火判定部は、下記（ａ）及び（ｂ）の少なくとも何れか一方を満たす場合に、前記内燃機関が失火したと判定するように構成される
請求項１乃至９の何れか１項に記載の内燃機関の失火検知装置。
（ａ）前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された状態が、前記内燃機関の１サイクル以上継続。
（ｂ）前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された状態が、前記内燃機関のＮサイクル（Ｎは２以上の整数）以上継続。
（ただし、前記（ａ）の場合の前記回転数低下閾値は、前記（ｂ）の場合の前記回転数低下閾値よりも小さい。）
【請求項１１】
前記失火判定部は、前記内燃機関の複数の気筒の内の一部の気筒の点火を中断する減筒制御運転中には、前記内燃機関が失火したことを判定する失火判定処理の実行を停止するように構成される
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関の失火検知装置。
【請求項１２】
複数の気筒を有する内燃機関の失花を検知するための内燃機関の失火検知方法であって、
前記内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回った否かを判定する回転数低下判定ステップと、
前記内燃機関に取り付けられた加速度センサからの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキング状態の異常性を判定するノッキング状態判定ステップと、
前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、前記内燃機関が失火したと判定する失火判定ステップと、
を備える内燃機関の失火検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の気筒を有する内燃機関の失火検知装置および失火検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンなどの内燃機関では、例えば、空燃比λが許容値を超えてリッチあるいはリーンになった場合などに、全筒失火（内燃機関の失火）が起こる場合がある。全筒失火が起こると、内燃機関の回転数が低下して機関停止に至る。機関停止の際、シリンダ（気筒）より上流側で燃料を供給している場合には、インテークマニホールドなどに未燃の燃料が充填された状態となっており、この未燃の燃料が給気配管内で燃焼することで内燃機関が損傷する虞がある。
【０００３】
全筒失火を早期に検知することができれば、全筒失火を検知したタイミングで燃料の供給を停止することで、給気配管内での燃料の燃焼を抑制することが可能となる。これに対して、従来は筒内圧センサや点火プラグのイオン電流などを用いることで、全筒失火を早期に検知することが考案されてきた。しかしながら、これらの機器を用いるとコストが高くなってしまうことが課題であった。
【０００４】
そこで、加速度（振動）センサを用いた低コストの失火検知装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−９９７４２号公報
【特許文献２】特開平４−３０７３３６号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１０／０１３６６３号公報
【特許文献４】特開２００７−２３９５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１〜４は、いずれも加速度センサからの出力信号に基づいて内燃機関の失火を検知するものである。しかしながら、出力信号には失火時に生じる振動だけでなく、内燃機関の機械的な振動やイグニッション振動などのノイズ成分も含まれているため、加速度センサの出力信号だけから内燃機関の停止を、早期に、且つ精度よく、判定することは困難である。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、低コストの加速度センサを用いて、複数の気筒を有する内燃機関の失火（全筒失火）を、早期に、且つ精度よく、検知することのできる内燃機関の失火検知装置および失火検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置は、
複数の気筒を有する内燃機関の失花を検知するための内燃機関の失火検知装置であって、
前記内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回ったか否かを判定するように構成された回転数低下判定部と、
前記内燃機関に取り付けられた加速度センサからの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキング状態の異常性を判定するように構成されたノッキング状態判定部と、
前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、前記内燃機関が失火したと判定するように構成された失火判定部と、
を備える。
【０００９】
上記（１）の構成では、内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、加速度センサからの出力信号に基づいて内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、内燃機関が失火したと判定する。つまり、加速度センサからの出力信号だけでなく、内燃機関の回転数も併せて考慮することで、内燃機関の失火を検知している。
【００１０】
本発明者らが検討したところによれば、上述した給気配管内での未燃燃料の燃焼を抑制するためには、内燃機関の失火を約５００ｍｓｅｃ以下の時間で検知する必要があることが明らかとなった。また、本発明者らが検討したところによれば、内燃機関の失火（全筒失火）が発生してから内燃機関の回転数が所定の閾値（回転数低下閾値）を下回るまでには若干の時間を要するものの、回転数低下閾値を適切に設定することで、内燃機関の失火を約５００ｍｓｅｃ以下の時間で検知可能であることが明らかとなった。
【００１１】
したがって、上記（１）の構成によれば、内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、加速度センサからの出力信号に基づいて内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、内燃機関が失火したと判定することで、複数の気筒を有する内燃機関の失火（全筒失火）を、早期に、且つ精度よく、検知することができる。
【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ノッキング状態判定部は、
前記出力信号に基づいて前記複数の気筒毎に気筒ノック強度を算出する気筒ノック強度算出部と、
前記気筒ノック強度に基づいて前記内燃機関の機関ノック強度を算出する機関ノック強度算出部と、
前記機関ノック強度が機関ノック強度閾値を下回ったか否かを判定する機関ノック強度低下判定部と、を含み、
前記機関ノック強度が前記機関ノック強度閾値を下回った場合に、前記内燃機関のノッキング状態が異常であると判定するように構成される。
【００１３】
内燃機関のノッキング状態の異常性を判定するために、各気筒におけるノッキング状態を表すための指標である気筒ノック強度を用いている。この気筒ノック強度は、例えば加速度センサの出力信号の特定の周波数帯域におけるパワースペクトル密度を積算することで算出され、その数値が小さいほど、気筒が失火状態に近いことを示している。
複数の気筒毎に算出される気筒ノック強度は、気筒間、及びサイクル間のバラつきが大きい。このため、各気筒の気筒ノック強度から各気筒の失火を判定し、それらから内燃機関の失火を判定しようとした場合には、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知できない虞がある。
【００１４】
これに対して、上記（２）の構成によれば、複数の気筒毎に算出された気筒ノック強度に基づいて内燃機関の機関ノック強度を算出し、この算出された機関ノック強度が機関ノック強度閾値を下回った場合に、内燃機関のノッキング状態が異常であると判定する。つまり、複数の気筒を有する内燃機関のノッキング状態の異常性を、機関ノック強度と呼称する一つの指標のみによって判定する。したがって、この機関ノック強度を適切に算出することで、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００１５】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記機関ノック強度は、前記複数の気筒毎に算出される前記気筒ノック強度の全体を平均化処理して算出される。
【００１６】
上記（３）の構成によれば、内燃機関のノッキング状態を、気筒ノック強度の全体を平均化処理して算出された機関ノック強度によって判定する。例えば、１６個の気筒を有する内燃機関の場合には、気筒毎に算出される１６個の気筒ノック強度を平均することで、機関ノック強度が算出される。したがって、気筒ノック強度のバラつきを平準化させることができるため、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００１７】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記機関ノック強度は、前記複数の気筒毎に算出される前記気筒ノック強度のうち、最大値からＮａ番目（Ｎａは１以上の整数）までの気筒ノック強度、及び最小値からＮｂ番目（Ｎｂは１以上の整数）までの気筒ノック強度、を除いて算出される。
【００１８】
上記（４）の構成によれば、内燃機関のノッキング状態を、気筒ノック強度全体のうち最大値や最小値を除いた中間的な値を用いて算出された機関ノック強度によって判定する。例えば、１６個の気筒を有する内燃機関の場合において、最大値から３番目（Ｎａ＝３）、及び最小値から３番目（Ｎｂ＝３）までの気筒ノック強度を除いた１０個の気筒ノック強度を用いて（例えば平均して）、機関ノック強度を算出する。したがって、他の気筒ノック強度と比べてバラつきの大きい気筒ノック強度を除外して機関ノック強度を算出することで、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００１９】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記複数の気筒は、一方側から他方側に向かって直列に配置された３以上の気筒を含み、
前記機関ノック強度は、前記複数の気筒毎に算出される前記気筒ノック強度のうち、前記一方側の端から前記他方側に向かってＮｃ番目（Ｎｃは１以上の整数）までの気筒の気筒ノック強度、及び前記他方側の端から前記一方側に向かってＮｄ番目（Ｎｄは１以上の整数）までの気筒の気筒ノック強度、を除いて算出される。
【００２０】
複数の気筒が直列に配置されている場合、端部に配置されている気筒は、中央部に配置されている気筒と比べて異なる挙動を示す可能性がある。
これに対して、上記（５）の構成によれば、内燃機関のノッキング状態を、一方側から他方側に向かって直列に配置された３以上の気筒のうち、一方側の端部に配置された気筒や他方側の端部に配置された気筒以外の気筒（すなわち中央部に配置された気筒）の気筒ノック強度を用いて算出された機関ノック強度によって判定する。例えば、８個の気筒が一方側から他方側に向かって直列に配置されている内燃機関において、一方側の端部から他方側に向かって１番目（Ｎｃ＝１）、及び他方側の端部から一方側に向かって１番目（Ｎｄ＝１）までの気筒の気筒ノック強度を除いた６個の気筒ノック強度を用いて（例えば平均して）、機関ノック強度を算出する。したがって、中央部に配置されている気筒と比べて異なる挙動を示す可能性のある端部の気筒を除外して機関ノック強度を算出するため、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００２１】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記ノッキング状態判定部は、
前記出力信号に基づいて前記複数の気筒毎に気筒ノック強度を算出する気筒ノック強度算出部と、
前記気筒ノック強度を対応する気筒ベース信号に基づいて正規化処理して気筒ノック比を算出する気筒ノック比算出部と、
前記複数の気筒の内、前記気筒ノック比が気筒ノック閾値を下回っている異常気筒の数をカウントする異常気筒数カウント部と、を含み、
前記異常気筒の数が気筒数閾値を上回った場合に、前記内燃機関のノッキング状態が異常であると判定するように構成される。
【００２２】
複数の気筒毎に算出される気筒ノック強度は、気筒間、及びサイクル間のバラつきが大きい。このため、各気筒の気筒ノック強度から各気筒の失火を判定し、それから内燃機関の失火を判定しようとした場合には、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知できない虞がある。
【００２３】
これに対して、上記（６）の構成によれば、複数の気筒毎に算出された気筒ノック強度を、対応する気筒ベース信号に基づいて正規化処理して、気筒ノック比を算出する。そして、気筒ノック比が気筒ノック閾値を下回っている気筒（異常気筒）の数をカウントし、異常気筒の数が気筒数閾値を上回った場合に、内燃機関のノッキング状態が異常であると判定する。このように、各気筒ノック強度を正規化処理して気筒ノック比を算出することで、気筒毎に気筒ノック閾値を設定せずとも、各気筒共通の気筒ノック閾値を用いて異常気筒の判定を行うことが可能となる。また、カウントした異常気筒の数と気筒数閾値とを比較するだけの簡単なロジックにより内燃機関のノッキング状態を判定する。このため、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００２４】
（７）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（６）の何れか１つの構成において、
前記気筒ノック強度は、前記出力信号の特定の周波数帯域におけるパワースペクトル密度を積算することで算出される。
【００２５】
加速度センサからの出力信号には、様々な周波数からなる振動成分が含まれている。本発明者らが検討したところによれば、ノッキングに起因する振動の周波数は、内燃機関の機械的な振動の周波数と比べて高周波であり、約２〜４ｋＨｚであることが明らかとなっている。
上記（７）の構成によれば、出力信号の特定の周波数帯域（例えば約２〜４ｋＨｚ）におけるパワースペクトル密度を積算して気筒ノック強度を算出することで、内燃機関の機械的な振動やその他のノイズの影響を軽減して気筒ノック強度を算出することが出来る。
【００２６】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか１つの構成において、
前記失火判定部は、前記内燃機関の負荷が負荷閾値を下回っている場合には、前記内燃機関が失火したことを判定する失火判定処理の実行を停止するように構成される。
【００２７】
本発明者らの知見によれば、内燃機関の負荷が低い場合では、加速度センサから出力されるノッキングに関する出力信号も小さい。このため、内燃機関のノッキング状態の異常性を精度よく判定することは難しく、誤検知の虞があることが分かっている。
上記（８）の構成によれば、内燃機関の負荷が負荷閾値を上回っている場合に限って  失火判定処理が実行される。つまり、ノッキングに関する出力信号が小さい低負荷時には失火判定処理は実行されない。このため、失火判定処理の実行時における内燃機関のノッキング状態の異常性を誤検知することを抑制することで、内燃機関の失火を精度よく検知することが出来る。
【００２８】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか１つの構成において、
前記回転数低下閾値は、
前記内燃機関の負荷を所定レベルまで増加させる負荷投入運転時における回転数低下閾値である負荷投入時回転数低下閾値、及び
前記内燃機関の負荷が前記所定レベルまで増加させた後の通常運転時における回転数低下閾値である通常時回転数低下閾値であって、前記負荷投入時回転数低下閾値よりも大きい閾値である通常時回転数低下閾値、を含む。
【００２９】
例えば、発電用エンジンなどのある種の内燃機関では、内燃機関の負荷を所定のレベル（例えば定格負荷）まで段階的に引き上げていき（負荷投入運転）、内燃機関の負荷が所定のレベルに達した後に発電機により発電を行う（通常運転）ことが行われる。本発明者らの知見によれば、内燃機関の負荷を所定レベルまで増加させる負荷投入運転時では、通常運転時と比べて内燃機関の回転数が低い傾向にあることが分かっている。
上記（９）の構成によれば、通常運転時における回転数低下閾値（通常時回転数低下閾値）と、負荷投入時の回転数低下閾値（負荷投入時回転数低下閾値）とを区別するとともに、負荷投入時回転数低下閾値を通常時回転数低下閾値よりも小さく設定している。このため、負荷投入運転時においても、内燃機関の失火を精度よく検知することができる。
【００３０】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか１つの構成において、
前記失火判定部は、下記（ａ）及び（ｂ）の少なくとも何れか一方を満たす場合に、前記内燃機関が失火したと判定するように構成される。
（ａ）前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された状態が、前記内燃機関の１サイクル以上継続。
（ｂ）前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された状態が、前記内燃機関のＮサイクル（Ｎは２以上の整数）以上継続。
（ただし、前記（ａ）の場合の前記回転数低下閾値は、前記（ｂ）の場合の前記回転数低下閾値よりも小さい。）
【００３１】
上記（１０）の構成では、内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、内燃機関のノッキング状態が異常と判定された状態が、内燃機関の１サイクル以上、又はＮサイクル（Ｎは２以上の整数）以上継続した場合に、内燃機関が失火したと判定するように構成される。この際、前者（１サイクルで判定する場合）の回転数低下閾値は、後者（Ｎサイクルで判定する場合）の回転数低下閾値よりも小さく設定される。
前者（１サイクルで判定する場合）は、内燃機関が急停止（即時失火）した場合も検知することが出来る反面、１サイクルだけで失火を判定するため、検知精度に劣る虞れがある。このため、１サイクルとＮサイクルの２つの判定時間の異なる失火判定処理によって内燃機関の失火を検知するとともに、前者（１サイクルで判定する場合）の回転数低下閾値を、後者（Ｎサイクルで判定する場合）の回転数低下閾値よりも小さく設定することで、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００３２】
このような構成によれば、判定時間（判定サイクル）の異なる２つの失火判定処理のうちの何れか一方の失火判定処理によって内燃機関が失火したと判定されると、内燃機関が失火したことが検知される。このため、内燃機関の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００３３】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか１つの構成において、
前記失火判定部は、前記内燃機関の複数の気筒の内の一部の気筒の点火を中断する減筒制御運転中には、前記内燃機関が失火したことを判定する失火判定処理の実行を停止するように構成される。
【００３４】
ある種の内燃機関においては、中間負荷時における効率を向上させる目的で、内燃機関の複数の気筒の内の一部の気筒の点火を中断する減筒制御運転が行われる場合がある。本発明者らの知見によれば、減筒制御運転中における内燃機関の回転数やノッキング状態は、全ての気筒が点火されている通常の運転時とは異なる挙動を示すことが分かっている。
上記（１１）の構成によれば、このような通常の運転時とは異なる挙動を示す減筒制御運転中には、失火判定処理が実行されない。このため、内燃機関の失火の検出精度が低下することを防ぐことが出来る。
【００３５】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関の失火検知方法は、
複数の気筒を有する内燃機関の失花を検知するための内燃機関の失火検知方法であって、
前記内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回った否かを判定する回転数低下判定ステップと、
前記内燃機関に取り付けられた加速度センサからの出力信号に基づいて前記内燃機関のノッキング状態の異常性を判定するノッキング状態判定ステップと、
前記内燃機関の回転数が前記回転数低下閾値を下回り、且つ、前記内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、前記内燃機関が失火したと判定する失火判定ステップと、
を備える。
【００３６】
上記（１２）の構成によれば、上記（１）の構成の場合と同様に、内燃機関の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、加速度センサからの出力信号に基づいて内燃機関のノッキング状態が異常と判定された場合に、内燃機関が失火したと判定することで、複数の気筒を有する内燃機関の失火（全筒失火）を、早期に、且つ精度よく、検知することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、低コストの加速度センサを用いて、複数の気筒を有する内燃機関の失火（全筒失火）を、早期に、且つ精度よく、検知することのできる内燃機関の失火検知装置および失火検知方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の内部構成を示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の内部構成を示した図である。
【図４】複数の気筒を有する内燃機関において実施した実験結果を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の処理フローを示した図である。
【図６】本発明の一実施形態において、内燃機関における気筒の配置例を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の処理フローを示した図である。
【図８】本発明の一実施形態において、異常気筒数をカウントする際の処理フローを示した図である。
【図９】本発明の一実施形態において、異常気筒数をカウントする際の処理フローを示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態において、気筒ノック強度の算出フローを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の概略構成を説明するための図である。
図１に示したように、内燃機関１は、複数の気筒２（例えば１６気筒）を有している。内燃機関１は、例えば、各気筒２に供給されるガス燃料を燃焼させることで発電機を駆動する発電用ガスエンジンである。各気筒２に供給されるガス燃料は、ガス燃料と給気との混合気として、給気配管を介して各気筒２に供給される。各気筒２に供給された混合気は、各気筒２に取り付けられている点火プラグ７によって着火される。各気筒２における点火タイミングは、ＥＣＵ４から点火装置６に送信される点火時期指令信号に基づいて、点火装置６によって制御される。
【００４１】
ＥＣＵ４は、コンピュータで構成されており、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリや補助記憶装置、外部通信インタフェースを備えている。そして、主記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）することで、上述した点火時期指令信号の生成など、内燃機関１の制御に関する各種の機能を実現するように構成されている。ＥＣＵ４には、内燃機関１の回転数（機関回転数）や内燃機関１の負荷（例えば発電機出力）などの内燃機関１の動作状態に関する各種の情報が入力されるようになっている。
本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置１０は、例えばこのＥＣＵ４に搭載されており、後述する各種の機能が上述したＥＣＵ４によって実現されるように構成されている。
【００４２】
また、内燃機関１には、加速度センサ８が取り付けられている。図１に示した実施形態では、内燃機関１の複数の気筒２の夫々に加速度センサ８が取り付けられている。加速度センサ８で検出された各気筒２の振動に関する出力信号は、ＥＣＵ４に送信される。
【００４３】
図２及び図３は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の内部構成を示した図である。
図２及び図３に示したように、本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置１０は、回転数低下判定部２０と、ノッキング状態判定部３０と、失火判定部４０と、を備えている。
【００４４】
回転数低下判定部２０は、内燃機関１の回転数が閾値（回転数低下閾値）を下回ったか否かを所定時間ごとに判定するように構成されている。具体的には、回転数低下判定部２０は、ＥＣＵ２に記憶されている回転数低下閾値と、ＥＣＵ４に入力される内燃機関１の回転数とを所定の判定時間毎に比較し、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回った場合には、回転数低下判定フラグを失火判定部４０に送信するように構成されている。
【００４５】
ノッキング状態判定部３０は、内燃機関１に取り付けられた加速度センサ８からの出力信号に基づいて内燃機関１のノッキング状態の異常性を所定時ごとに判定するように構成されている。具体的には、ノッキング状態判定部３０には、複数の気筒２の夫々に対応した複数の出力信号（例えば、出力信号＃１〜１６）が入力される。また、後に詳述するように、内燃機関１のノッキング状態の異常性を判定するために、各気筒２におけるノッキング状態を表すための指標である気筒ノック強度を用いている。この気筒ノック強度は、例えば、各気筒２に対応する加速度センサ８の出力信号の特定の周波数帯域におけるパワースペクトル密度を積算することで算出される。この気筒ノック強度は、その数値が小さいほど、気筒２が失火状態に近いことを示している。そして、ノッキング状態判定部３０は、内燃機関１のノッキング状態が異常であると判定された場合には、異常ノッキング状態フラグを失火判定部４０に送信するように構成されている。
【００４６】
失火判定部４０は、内燃機関１の回転数が閾値（回転数低下閾値）を下回り、且つ、内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された場合に、内燃機関１が失火したと判定するように構成されている。当該判定は、回転数低下判定部２０及びノッキング状態判定部３０の判定周期に合わせて、所定時間ごとに行われる。具体的には、失火判定部４０は、回転数低下判定部２０から回転数低下判定フラグを受信し、且つ、これと同じタイミング（同じサイクル）でノッキング状態判定部３０から異常ノッキング状態フラグを受信した場合に、この時点において内燃機関１が失火したと判定するように構成されている。
【００４７】
このように構成される、本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置１０では、上述したように、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、加速度センサ８からの出力信号に基づいて内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された場合に、内燃機関１が失火したと判定する。つまり、加速度センサ８からの出力信号だけでなく、内燃機関１の回転数も併せて考慮することで、内燃機関１の失火を検知している。
【００４８】
本発明者らが検討したところによれば、上述した給気配管内での未燃燃料の燃焼を抑制するためには、内燃機関１の失火を約５００ｍｓｅｃ以下の時間で検知する必要があることが明らかとなった。また、本発明者らが検討したところによれば、内燃機関１の失火（全筒失火）が発生してから内燃機関１の回転数が所定の回転数低下閾値を下回るまでには若干の時間を要するものの、回転数低下閾値を適切に設定することで、内燃機関１の失火を約５００ｍｓｅｃ以下の時間で検知可能であることが明らかとなった。この点について、図４を用いて具体的に説明する。
【００４９】
図４は、複数の気筒を有する内燃機関において実施した実験結果を示した図である。本実施例では、１６個の気筒２を有する内燃機関１の全気筒２を同じタイミングで強制的に失火（時間ｔ以降の点火を停止）した場合における気筒ノック強度（全気筒２の平均値）及びその標準偏差、並びに機関回転数の推移を示している。
【００５０】
図４に示したように、失火後、機関回転数及び及び気筒ノック強度ともに時間が経過するにつれてその値が減少している。気筒ノック強度の減少傾向は一様ではなく、上下に変動しながら減少しているのに対して、機関回転数の減少傾向は、上下に変動することなく一様に減少している。また、気筒ノック強度の標準偏差は比較的大きな値を示しており、各気筒における気筒ノック強度には比較的大きなバラつきがあることが見てとれる。これらの結果より、気筒ノック強度だけからでは、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく、判定することは困難であることが分かる。
【００５１】
一方、図４のグラフ上における点線の位置に回転数低下閾値を設定した場合、機関回転数は、失火後、約２５０ｍｓｅｃ後に回転数低下閾値を下回った。機関回転数の推移は気筒ノック強度の推移よりも変動が小さいため、この機関回転数を併せて考慮することで、内燃機関１の失火を約５００ｍｓｅｃ以下の時間で、精度よく検知可能であることが明らかとなった。
【００５２】
このように、本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置１０によれば、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、加速度センサ８からの出力信号に基づいて内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された場合に、内燃機関１が失火したと判定することで、複数の気筒２を有する内燃機関１の失火（全筒失火）を、早期に、且つ精度よく、検知することができる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、図２に示したように、上述した実施形態において、ノッキング状態判定部３０は、気筒ノック強度算出部３２と、機関ノック強度算出部３４と、機関ノック強度低下判定部３６と、を含んでいる。
【００５４】
気筒ノック強度算出部３２は、加速度センサ８からの各気筒２の出力信号に基づいて複数の気筒２毎に気筒ノック強度を算出するように構成される。具体的には、気筒ノック強度算出部３２は、複数の気筒２の夫々に対応した複数の出力信号（例えば、出力信号＃１〜１６）に基づいて、複数の気筒２の夫々に対応する複数の気筒ノック強度（例えば、気筒ノック強度＃１〜１６）を算出する。算出された複数の気筒ノック強度は、機関ノック強度算出部３４に送信される。
【００５５】
機関ノック強度算出部３４は、気筒ノック強度算出部３２において算出された気筒ノック強度に基づいて、内燃機関１の機関ノック強度を算出する。機関ノック強度は、複数の気筒を有する内燃機関１全体のノッキング状態の異常性を判定するための指標であり、後に詳述するように、例えば、複数の気筒２毎に算出される気筒ノック強度の全体を平均化処理して算出される。算出された機関ノック強度は、機関ノック強度低下判定部３６に送信される。
【００５６】
機関ノック強度低下判定部３６は、機関ノック強度が閾値（機関ノック強度閾値）を下回ったか否かを判定する。具体的には、機関ノック強度低下判定部３６は、ＥＣＵ２の記憶部に記憶されている機関ノック強度閾値を取得するとともに、この機関ノック強度閾値と、機関ノック強度算出部３４において算出された機関ノック強度とを比較し、機関ノック強度が機関ノック強度閾値を下回ったか否かを、所定の判定時間毎に判定する。
【００５７】
そして、ノッキング状態判定部３０は、機関ノック強度が機関ノック強度閾値を下回った場合に、内燃機関１のノッキング状態が異常であると判定するように構成される。
【００５８】
図５は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の処理フローを示した図である。
図５に示したように、先ず、上述した気筒ノック強度算出部３２において各気筒２の気筒ノック強度が算出される（Ｓ１１）。次に、上述した機関ノック強度算出部３４において機関ノック強度が算出される（Ｓ１２）。次に、上述した機関ノック強度低下判定部３６において機関ノック強度が閾値（機関ノック強度閾値）を下回ったか否かが判定されるとともに、上述した回転数低下判定部２０において内燃機関１の回転数が閾値（回転数低下閾値）を下回った否かが判定される（Ｓ１３）。そして、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、内燃機関１の機関ノック強度が閾値（機関ノック強度閾値）を下回った状態が所定時間（所定サイクル）以上継続した場合（Ｓ１６において「Ｙｅｓ」）に、上述した失火判定部４０において内燃機関１が失火したと判定する（Ｓ１７）。一方、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回っていない場合、又は、内燃機関１の機関ノック強度が機関ノック強度閾値を下回っていない場合には、上述した失火判定部４０において内燃機関１は失火していないと判定する（Ｓ１８）。
【００５９】
複数の気筒２毎に算出される気筒ノック強度は、気筒２間、及びサイクル間のバラつきが大きい。このため、各気筒２の気筒ノック強度から各気筒２の失火を判定し、それらから内燃機関１の失火を判定しようとした場合には、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知できない虞がある。
【００６０】
これに対して、上述した実施形態によれば、複数の気筒２毎に算出された気筒ノック強度に基づいて内燃機関１の機関ノック強度を算出し、この算出された機関ノック強度が機関ノック強度閾値を下回った場合に、内燃機関１のノッキング状態が異常であると判定する。つまり、内燃機関１のノッキング状態の異常性を、機関ノック強度と呼称する一つの指標のみによって判定する。したがって、この機関ノック強度を適切に算出することで、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００６１】
幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、機関ノック強度は、複数の気筒２毎に算出される気筒ノック強度の全体を平均化処理して算出される。例えば、１６個の気筒を有する内燃機関１の場合には、気筒２毎に算出される１６個の気筒ノック強度を平均することで、機関ノック強度が算出される。
【００６２】
上述した実施形態によれば、内燃機関１のノッキング状態を、気筒ノック強度の全体を平均化処理して算出された機関ノック強度によって判定する。したがって、気筒ノック強度のバラつきを平準化させることができるため、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００６３】
幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、機関ノック強度は、複数の気筒２毎に算出される気筒ノック強度のうち、最大値からＮａ番目（Ｎａは１以上の整数）までの気筒ノック強度、及び最小値からＮｂ番目（Ｎｂは１以上の整数）までの気筒ノック強度、を除いて算出される。例えば、１６個の気筒を有する内燃機関１の場合において、最大値から３番目（Ｎａ＝３）、及び最小値から３番目（Ｎｂ＝３）までの気筒ノック強度を除いた１０個の気筒ノック強度を用いて（例えば平均して）、機関ノック強度を算出する。
【００６４】
上述した実施形態によれば、内燃機関１のノッキング状態を、気筒ノック強度全体のうち最大値や最小値を除いた中間的な値を用いて算出された機関ノック強度によって判定する。したがって、他の気筒ノック強度と比べてバラつきの大きい気筒ノック強度を除外して機関ノック強度を算出することで、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００６５】
図６は、本発明の一実施形態において、内燃機関における気筒の配置例を示した図である。
幾つかの実施形態では、図６に示したように、複数の気筒２は、一方側から他方側に向かって直列に配置された３以上の気筒２を含んでいる。図示した実施形態では、内燃機関１は、一方側から他方側に向かって配置された８つの気筒２ａ〜２ｈ（左側列）、及び８つの気筒２ｉ〜２ｐ（右側列）の計１６個の気筒２を有している。
【００６６】
そして、上述した機関ノック強度は、複数の気筒２毎に算出される気筒ノック強度のうち、一方側の端から他方側に向かってＮｃ番目（Ｎｃは１以上の整数）までの気筒２の気筒ノック強度、及び他方側の端から一方側に向かってＮｄ番目（Ｎｄは１以上の整数）までの気筒２の気筒ノック強度、を除いて算出される。
【００６７】
具体的には、図６に示したように、左側列においては、一方側の端部から他方側に向かって１番目（Ｎｃ＝１）の気筒２ａ、及び他方側の端部から一方側に向かって１番目（Ｎｄ＝１）までの気筒２ｈの気筒ノック強度を除いた６個の気筒ノック強度を用いて（例えば平均して）、機関ノック強度を算出する。同様に、右側列においても、一方側の端部から他方側に向かって１番目（Ｎｃ＝１）の気筒２ｉ、及び他方側の端部から一方側に向かって１番目（Ｎｄ＝１）までの気筒２ｐの気筒ノック強度を除いた６個の気筒ノック強度を用いて（例えば平均して）、機関ノック強度を算出する。
【００６８】
複数の気筒２が直列に配置されている場合、端部に配置されている気筒２は、中央部に配置されている気筒２と比べて異なる挙動を示す可能性がある。
したがって、上述した実施形態のように、中央部に配置されている気筒２と比べて異なる挙動を示す可能性のある端部の気筒２を除外して機関ノック強度を算出するため、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００６９】
幾つかの実施形態では、図３に示したように、上述した実施形態において、ノッキング状態判定部３０は、気筒ノック強度算出部３２と、気筒ノック比算出部３５と、異常気筒数カウント部３７と、を含んでいる。
【００７０】
気筒ノック強度算出部３２は、上述した実施形態と同様に、加速度センサ８からの各気筒２の出力信号に基づいて複数の気筒２毎に気筒ノック強度を算出するように構成される。算出された複数の気筒ノック強度は、気筒ノック比算出部３５に送信される。
【００７１】
気筒ノック比算出部３５は、気筒ノック強度を対応する気筒ベース信号に基づいて正規化処理して気筒ノック比を算出するように構成される。気筒ノック比は、複数の気筒２毎に夫々算出される。気筒ベース信号は、後述するように、例えば、各気筒２に対して気筒ノック強度に関するデータ計測を予め実施し、かかる計測データに基づいて気筒２毎に気筒ベース信号を作成してもよい。または、失火前までの数秒程度の時間区間の計測データを用いて、これをベース信号としてもよい。算出された気筒ノック比は、異常気筒数カウント部３７に送信される。
【００７２】
異常気筒数カウント部３７は、複数の気筒２の内、気筒ノック比が閾値（気筒ノック閾値）を下回っている異常気筒の数をカウントするように構成される。具体的には、異常気筒数カウント部３７は、ＥＣＵ２の記憶部に記憶されている気筒ノック閾値を取得するとともに、この気筒ノック閾値と、気筒ノック比算出部３５において算出された各気筒２の気筒ノック比とを比較し、気筒ノック比が気筒ノック閾値を下回っている気筒２の数を、所定の判定時間毎にカウントする。
【００７３】
そして、ノッキング状態判定部３０は、異常気筒の数が閾値（気筒数閾値）を上回った場合に、内燃機関１のノッキング状態が異常であると判定するように構成される。
【００７４】
図７は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の失火検知装置の処理フローを示した図である。
図７に示したように、先ず、上述した気筒ノック強度算出部３２において各気筒２の気筒ノック強度が算出される（Ｓ２１）。次に、上述した気筒ノック比算出部３５において各気筒２の気筒ノック比が夫々算出される（Ｓ２２）。次に、上述した異常気筒数カウント部３７において気筒ノック比が気筒ノック閾値を下回っている気筒２の数がカウントされるとともに、上述した回転数低下判定部２０において内燃機関１の回転数が閾値（回転数低下閾値）を下回った否かが判定される（Ｓ２３）。そして、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、内燃機関１の異常気筒の数が閾値（気筒数閾値）を下回った状態が所定時間（所定サイクル）以上継続した場合（Ｓ２６において「Ｙｅｓ」）に、上述した失火判定部４０において内燃機関１が失火したと判定する（Ｓ２７）。一方、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回っていない場合、又は、内燃機関１の異常気筒の数が気筒数閾値を上回っていない場合には、上述した失火判定部４０において内燃機関１は失火していないと判定する（Ｓ２８）。
【００７５】
図８及び図９は、本発明の一実施形態において、異常気筒数をカウントする際の処理フローを示した図である。図８に示した実施形態では、予め計測された計測データに基づいて気筒２毎に気筒ベース信号を作成されている。図９に示した実施形態では、各気筒２における失火直前の直近Ｘ秒間における気筒ノック強度の平均値をベース信号としている。
【００７６】
そして、１６個の気筒２毎に算出された気筒ノック強度＃１〜＃１６の夫々に対して、対応する気筒ベース信号＃１〜＃１６で徐算することで、各気筒２の気筒ノック比＃１〜＃１６が算出される。そして、各気筒２の気筒ノック比＃１〜＃１６が各気筒共通の閾値である気筒ノック閾値を下回っているか否かを気筒毎に夫々判定し、異常気筒数をカウントする。
【００７７】
複数の気筒毎に算出される気筒ノック強度は、気筒２間、及びサイクル間のバラつきが大きい。このため、各気筒２の気筒ノック強度から各気筒２の失火を判定し、それらから内燃機関１の失火を判定しようとした場合には、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知できない虞がある。
【００７８】
これに対して、上述した実施形態によれば、複数の気筒２毎に算出された気筒ノック強度を、対応する気筒ベース信号に基づいて正規化処理して、気筒ノック比を算出する。そして、気筒ノック比が気筒ノック閾値を下回っている気筒（異常気筒）の数をカウントし、異常気筒の数が気筒数閾値を上回った場合に、内燃機関１のノッキング状態が異常であると判定する。このように、各気筒ノック強度を正規化処理して気筒ノック比を算出することで、気筒２毎に気筒ノック閾値を設定せずとも、各気筒共通の気筒ノック閾値を用いて異常気筒の判定を行うことが可能となる。また、カウントした異常気筒の数と気筒数閾値とを比較するだけの簡単なロジックにより内燃機関１のノッキング状態を判定する。このため、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００７９】
図１０は、本発明の一実施形態において、気筒ノック強度の算出フローを説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図１０に示したように、上述した実施形態において、気筒ノック強度は、出力信号の特定の周波数帯域におけるパワースペクトル密度を積算することで算出される。具体的には、図１０に示したように、加速度センサ８からの出力信号をバンドパスフィルタによってフィルタ処理するとともに、タイムウィンドウを用いて、必要な周波数帯域に係る出力信号を所定時間（所定サイクル）毎に取り出す。そして、取り出した出力信号に係るデータに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ解析）を実施して、特定の周波数帯域におけるパワースペクトル密度（ＰＤＳ）を積算することで、気筒ノック強度（ＰＯＡ）が算出される。
【００８０】
加速度センサ８からの出力信号には、様々な周波数からなる振動成分が含まれている。本発明者らが検討したところによれば、ノッキングに起因する振動の周波数は、内燃機関１の機械的な振動の周波数と比べて高周波であり、約２〜４ｋＨｚであることが明らかとなっている。
したがって、上述した実施形態によれば、出力信号の特定の周波数帯域（例えば約２〜４ｋＨｚ）におけるパワースペクトル密度を積算して気筒ノック強度を算出することで、内燃機関１の機械的な振動やその他のノイズの影響を軽減して気筒ノック強度を算出することが出来る。
【００８１】
幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、失火判定部４０は、内燃機関１の負荷が閾値（負荷閾値）を下回っている場合には、内燃機関１が失火したことを判定する失火判定処理の実行を停止するように構成される。具体的には、図５及び図７に示したように、失火判定部４０は、内燃機関１の負荷が閾値（負荷閾値）を下回っている場合（Ｓ１４及びＳ２４において「Ｎｏ」）には、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された場合（Ｓ１３及びＳ２３において「Ｙｅｓ」）であっても、内燃機関１は失火していないと判定する（Ｓ１８及びＳ２８）。
【００８２】
本発明者らの知見によれば、内燃機関１の負荷が低い場合では、加速度センサ８から出力されるノッキングに関する出力信号も小さい。このため、内燃機関１のノッキング状態の異常性を精度よく判定することは難しく、誤検知の虞があることが分かっている。
上述した実施形態によれば、内燃機関１の負荷が負荷閾値を上回っている場合に限って失火判定処理が実行される。つまり、ノッキングに関する出力信号が小さい低負荷時には失火判定処理は実行されない。このため、失火判定処理の実行時における内燃機関１のノッキング状態の異常性を誤検知することを抑制することで、内燃機関１の失火を精度よく検知することが出来る。
また、内燃機関１の負荷が低い場合は、上述した背景技術において述べた給気管内での燃料の燃焼が緩慢であり、内燃機関１が損傷する危険性が低い。このため、内燃機関１の負荷が低い場合に失火判定処理の実行を停止したとしても、特に問題とはならない。
【００８３】
幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、失火判定部４０は、下記（ａ）及び（ｂ）の少なくとも何れか一方を満たす場合に、内燃機関１が失火したと判定するように構成される。
（ａ）内燃機関１の回転数が閾値（回転数低下閾値）を下回り、且つ、内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された状態が、内燃機関１の１サイクル以上継続。
（ｂ）内燃機関１の回転数が閾値（回転数低下閾値）を下回り、且つ、内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された状態が、内燃機関１のＮサイクル（Ｎは２以上の整数）以上継続。
（ただし、上記（ａ）の場合の回転数低下閾値は、上記（ｂ）の場合の回転数低下閾値よりも小さい。）
【００８４】
上述した実施形態では、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された状態が、内燃機関１の１サイクル以上、又はＮサイクル（Ｎは２以上の整数）以上継続した場合に、内燃機関１が失火したと判定するように構成される。この際、前者（１サイクルで判定する場合）の回転数低下閾値は、後者（Ｎサイクルで判定する場合）の回転数低下閾値よりも小さく設定される。
前者（１サイクルで判定する場合）は、内燃機関１が急停止（即時失火）した場合も検知することが出来る反面、１サイクルだけで失火を判定するため、検知精度に劣る虞れがある。このため、１サイクルとＮサイクルの２つの判定時間の異なる失火判定処理によって内燃機関１の失火を検知するとともに、前者（１サイクルで判定する場合）の回転数低下閾値を、後者（Ｎサイクルで判定する場合）の回転数低下閾値よりも小さく設定することで、内燃機関１の失火を、早期に、且つ精度よく検知することが出来る。
【００８５】
また、幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、上記（ａ）の場合の機関ノック強度閾値を、上記（ｂ）の場合の機関ノック強度閾値よりも小さくしてもよい。
これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００８６】
また、幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、上記（ａ）の場合の気筒ノック閾値を、上記（ｂ）の場合の気筒ノック閾値よりも小さくしてもよい。
これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００８７】
また、幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、上記（ａ）の場合の気筒数閾値を、上記（ｂ）の場合の気筒数閾値よりも大きくしてもよい。
これにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００８８】
幾つかの実施形態では、上述した実施形態において、失火判定部４０は、内燃機関１の複数の気筒２の内の一部の気筒２の点火を中断する減筒制御運転中には、内燃機関１が失火したことを判定する失火判定処理の実行を停止するように構成される。具体的には、図５及び図７に示したように、失火判定部４０は、内燃機関１が減筒制御運転中である場合（Ｓ１５及びＳ２５において「Ｎｏ」）には、内燃機関１の回転数が回転数低下閾値を下回り、且つ、内燃機関１のノッキング状態が異常と判定された場合（Ｓ１３及びＳ２３において「Ｙｅｓ」）であっても、内燃機関１は失火していないと判定する（Ｓ１８及びＳ２８）。
【００８９】
ある種の内燃機関１においては、中間負荷時における効率を向上させる目的で、内燃機関１の複数の気筒２の内の一部の気筒２の点火を中断する減筒制御運転が行われる場合がある。本発明者らの知見によれば、減筒制御運転中における内燃機関１の回転数やノッキング状態は、全ての気筒が点火されている通常の運転時とは異なる挙動を示すことが分かっている。
上述した実施形態によれば、このような通常の運転時とは異なる挙動を示す減筒制御運転中には、失火判定処理が実行されない。このため、内燃機関１の失火の検出精度が低下することを防ぐことが出来る。
【００９０】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００９１】
例えば、上述した実施形態では、内燃機関１が発電用のガスエンジンの場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されない。内燃機関１の用途は発電用には限定されず、他の用途のエンジンであってもよい。また、内燃機関１の燃料は、ガス燃料には限定されず、例えば軽油がガソリンなどであってもよい。
【００９２】
また例えば、上述した実施形態では、内燃機関の失火検知装置１０がＥＣＵ４に搭載されている場合を例として説明したが、本発明はこれに限定されない。内燃機関の失火検知装置１０は、ＥＣＵ４とは別のコンピュータに搭載されていてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１      内燃機関
２      気筒
６      点火装置
７      点火プラグ
８      加速度センサ
１０    内燃機関の失火検知装置
２０    回転数低下判定部
３０    ノッキング状態判定部
３２    気筒ノック強度算出部
３４    機関ノック強度算出部
３５    気筒ノック比算出部
３６    機関ノック強度低下判定部
３７    異常気筒数カウント部
４０    失火判定部
【図１】
2020133527.tif 000003
【図２】
2020133527.tif 000004
【図３】
2020133527.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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