(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転中に、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるように前記空燃比を一時的にリッチ化する還元手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記機関の失火を判定する失火判定手段を有し、該失火判定手段は、前記機関の回転変動を示す回転変動パラメータを算出し、この回転変動パラメータが失火判定用閾値よりも大きくなったときに失火と判定し、前記還元手段により前記空燃比が変更された直後の過渡状態においては、前記失火判定用閾値を前記過渡状態以外のときより大きな値に変更して失火判定を行うことを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転中に、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるように前記空燃比を一時的にリッチ化する還元手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、
前記機関の失火を判定する失火判定手段を有し、該失火判定手段は、検出した機関回転数に応じた値を有する回転数パラメータにフィルタ処理を施す演算式を用いて、前記機関の回転変動を示す回転変動パラメータを算出し、該回転変動パラメータが失火判定用閾値よりも大きくなったときに失火と判定し、前記還元手段により前記空燃比が変更された直後の過渡状態においては、該過渡状態で検出された前記回転数パラメータの寄与度が、前記過渡状態以外のときに検出された前記回転数パラメータの寄与度に比較して相対的に小さくなるように前記演算式を変更することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気ガス浄化装置に関し、特に排気系に窒素酸化物（ＮＯｘ）の吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を備え、さらに内燃機関の失火判定機能を有する排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転を実行すると、ＮＯｘの排出量が増加する傾向があるため、機関の排気系にＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置を設け、排気ガスの浄化を行う技術が従来より知られている。このＮＯｘ吸収剤は、空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）状態（以下「排気ガスリーン状態」という）においては、ＮＯｘを吸収する一方、逆に空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い状態（以下「排気ガスリッチ状態」という）においては、吸収したＮＯｘを放出する特性を有する。このＮＯｘ吸収剤を内蔵するＮＯｘ浄化装置は、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘはＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。
【０００３】
上記ＮＯｘ吸収剤が、吸収できるＮＯｘ量には当然限界があるため、リーン運転のみを長時間継続することはできない。そのため、吸収されたＮＯｘを放出させるために空燃比を一時的にリッチ化し、ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるとともに放出されたＮＯｘを還元するようにした空燃比制御手法が従来より知られている（例えば特許第２５８６７３９号公報）。以下、この一時的なリッチ化を、「還元リッチ化」という。
【０００４】
この公報に示された手法によれば、機関負荷、機関回転数等の機関運転状態に応じてＮＯｘ吸収剤に吸収されているＮＯｘ量が推定され、該推定されたＮＯｘ量が予め定めた許容量を越えたときに還元リッチ化が実行される。
【０００５】
また、内燃機関において失火が発生すると、燃焼しなかった燃料がそのまま排出され、排気ガス特性を悪化させることから、失火の発生を判定してその発生頻度により内燃機関の燃焼状態を判定する手法が従来より知られている（例えば特開平７−５４７０４号公報）。この公報に示された手法によれば、内燃機関の回転変動を検出し、該検出した回転変動が基準値を超えたとき、失火と判定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＮＯｘ浄化装置を備えた機関では、リーン運転中において間欠的に空燃比の還元リッチ化が実行されるが、これにより燃料供給量が比較的急激に変動するため、機関の回転変動を発生させる。そのため、特開平７−５４７０４号公報に示されたような従来の失火判定手法をそのまま適用すると、還元リッチ化の開始時点または終了時点で失火が発生していないにも拘わらず失火発生と誤判定する場合があった。
【０００７】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、リーン運転中のＮＯｘの排出量を抑制し、しかも還元リッチ化に起因する誤判定の無い正確な失火判定機能を有する排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転中に、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるように前記空燃比を一時的にリッチ化する還元手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記機関の失火を判定する失火判定手段を有し、該失火判定手段は、前記機関の回転変動を示す回転変動パラメータを算出し、この回転変動パラメータが失火判定用閾値よりも大きくなったときに失火と判定し、前記還元手段により前記空燃比が変更された直後の過渡状態においては、前記失火判定用閾値を前記過渡状態以外のときより大きな値に変更して失火判定を行うことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、回転変動パラメータが失火判定用閾値よりも大きくなったときに失火と判定され、還元手段による空燃比の変更が実行された直後の過渡状態においては、失火判定用閾値を前記過渡状態以外のときより大きな値に変更して失火判定が行われるので、還元リッチ化に起因する誤判定の無い正確な失火判定を行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、内燃機関の排気系に設けられ、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い排気ガスリーン状態のとき排気ガス中の窒素酸化物を吸収し、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態のとき吸収した窒素酸化物を還元する窒素酸化物浄化手段と、前記機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転中に、前記排気ガスが前記排気ガスリッチ状態となるように前記空燃比を一時的にリッチ化する還元手段とを備える内燃機関の排気ガス浄化装置において、前記機関の失火を判定する失火判定手段を有し、該失火判定手段は、検出した機関回転数に応じた値を有する回転数パラメータにフィルタ処理を施す演算式を用いて、前記機関の回転変動を示す回転変動パラメータを算出し、該回転変動パラメータが失火判定用閾値よりも大きくなったときに失火と判定し、前記還元手段により前記空燃比が変更された直後の過渡状態においては、該過渡状態で検出された前記回転数パラメータの寄与度が、前記過渡状態以外のときに検出された前記回転数パラメータの寄与度に比較して相対的に小さくなるように前記演算式を変更することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、検出した機関回転数に応じた値を有する回転数パラメータにフィルタ処理を施す演算式を用いて、機関の回転変動を示す回転変動パラメータが算出され、該回転変動パラメータが失火判定用閾値よりも大きくなったときに失火と判定される。そして、還元手段により空燃比が変更された直後の過渡状態においては、該過渡状態で検出された回転数パラメータの寄与度が、過渡状態以外のときに検出された回転数パラメータの寄与度に比較して相対的に小さくなるように前記演算式が変更されるので、還元リッチ化に起因する誤判定のない正確な失火判定を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施の一形態に係る排気ガス浄化装置を含む、内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置の全体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。
【００１３】
燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。
【００１４】
一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１５】
エンジン１の本体に装着されたエンジン水温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出力してＥＣＵ５に供給する。
【００１６】
エンジン１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲には、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」という）を出力する気筒判別センサ（以下「ＣＹＬセンサ」という）１２、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０゜毎に）ＴＤＣ信号パルスを発生するＴＤＣセンサ１１、及び前記ＴＤＣ信号パルスの周期より短い一定クランク角（例えば３０゜）周期で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」という）を発生するクランク角センサ（以下「ＣＲＫセンサ」と云う）１０が取り付けられており、ＣＹＬ信号パルスＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号（クランク角信号）パルスはＥＣＵ５に供給される。
【００１７】
エンジン１の各気筒の点火プラグ１９は、ディストリビュータ１８を介してＥＣＵ５に接続されている。
【００１８】
排気管１２には窒素酸化物浄化手段としてのＮＯｘ浄化装置１６が設けられている。ＮＯｘ浄化装置１６は、ＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収剤及び酸化、還元を促進するための触媒を内蔵する。ＮＯｘ吸収剤としては、エンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比よりリーン側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的高い（ＮＯｘが多い）排気ガスリーン状態においては、ＮＯｘを吸蔵する一方、逆にエンジン１に供給される混合気の空燃比が理論空燃比近傍または理論空燃比よりリッチ側に設定され、排気ガス中の酸素濃度が比較的低い排気ガスリッチ状態においては、吸蔵したＮＯｘを放出する特性を有する吸蔵式のもの、あるいは排気ガスリーン状態においてはＮＯｘを吸着し、排気ガスリッチ状態において還元する吸着式のものを使用する。ＮＯｘ浄化装置１６は、排気ガスリーン状態においては、ＮＯｘ吸収剤にＮＯｘを吸収させる一方、排気ガスリッチ状態においては、ＮＯｘ吸収剤から放出されるＮＯｘがＨＣ、ＣＯにより還元されて、窒素ガスとして排出され、またＨＣ、ＣＯは酸化されて水蒸気及び二酸化炭素として排出されるように構成されている。吸蔵式のＮＯｘ吸収剤としては、例えば酸化バリウム（Ｂａ０）が使用され、吸着式のＮＯｘ吸収剤としては、例えばナトリウム（Ｎａ）とチタン（Ｔｉ）またはストロンチウム（Ｓｒ）とチタン（Ｔｉ）が使用され、触媒としては吸蔵式及び吸着式のいずれにおいても、例えば白金（Ｐｔ）が使用される。このＮＯｘ吸収剤は、一般にその温度が高くなるほど、吸収したＮＯｘを放出しやすくなる特性を有する。
【００１９】
ＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収能力の限界、すなわち最大ＮＯｘ吸収量まで、ＮＯｘを吸収すると、それ以上ＮＯｘを吸収できなくなるので、適時ＮＯｘを放出させて還元するために空燃比のリッチ化、すなわち還元リッチ化を実行する。
【００２０】
ＮＯｘ浄化装置１６の上流位置には、比例型空燃比センサ１４（以下「ＬＡＦセンサ１４」という）が装着されており、このＬＡＦセンサ１４は排気ガス中の酸素濃度（空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力し、ＥＣＵ５に供給する。
【００２１】
エンジン１は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタイミングとの２段階に切換可能なバルブタイミング切換機構３０を有する。このバルブタイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選択時は２つに吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した燃焼を確保するようにしている。
【００２２】
バルブタイミング切換機構３０は、バルブタイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサがＥＣＵ５接続されている。油圧センサの検出信号はＥＣＵ５に供給され、ＥＣＵ５は電磁弁を制御してエンジン１の運転状態に応じたバルブタイミングの切換制御を行う。
【００２３】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」という）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム、該演算プログラムで使用されるテーブルやマップ、演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射弁６及び点火プラグ１９に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成される。
【００２４】
ＣＰＵ５ｂは、上述の各種エンジンパラメータ信号に基づいて、空燃比フィードバック制御領域や空燃比フィードバック制御を行わない複数の特定運転領域の種々のエンジン運転状態を判別するとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、次式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信号パルスに同期する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算する。
【００２５】
ＴＯＵＴ＝ＴＩ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２…（１）
ここに、ＴＩは燃料噴射弁５の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴＩマップを検索して決定される。ＴＩマップは、マップ上のエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。
【００２６】
ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、エンジン水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定される。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比ともいう。
【００２７】
ＫＬＡＦは、ＬＡＦセンサ１４の検出値から算出される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数である。
【００２８】
Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメータ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決定される。
【００２９】
ＣＰＵ５ｂは上述のようにして求めた燃料噴射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆動信号を出力回路５ｄを介して燃料噴射弁６に供給するとともに、エンジン運転状態に応じて点火時期を演算し、点火プラグ１９を駆動する信号をディストリビュータ１８を介して点火プラグ１９に供給する。
【００３０】
図２は、エンジン１の燃料供給制御を行う処理のフローチャートである。本処理も一定時間毎にＣＰＵ５ｂで実行される。
【００３１】
ステップＳ１２では、リーン運転中か否か、すなわち還元リッチ化を実行しない通常制御時に後述するステップＳ１７で記憶された、目標空燃比係数ＫＣＭＤの記憶値ＫＣＭＤＢが「１．０」より小さいか否かを判別する。その結果、ＫＣＭＤＢ≧１．０であってリーン運転中でないときは、直ちにステップＳ１６に進み、エンジン運転状態に応じた目標空燃比係数ＫＣＭＤ等の設定を行い、上記式（１）を用いた通常の燃料供給制御を行う。次いで、目標空燃比係数ＫＣＭＤを記憶値ＫＣＭＤＢとして記憶し（ステップＳ１７）、本処理を終了する。
【００３２】
ステップＳ１２でＫＣＭＤＢ＜１．０であってリーン運転中であるときは、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、次のステップＳ１４で使用する増分値ＡＤＤＮＯｘを決定する（ステップＳ１３）。増分値ＡＤＤＮＯｘは、リーン運転中に単位時間当たりに排出されるＮＯｘ量に対応するパラメータであり、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、また吸気管内絶対圧ＰＢＡが増加するほど、増加するように設定されている。
【００３３】
ステップＳ１４では、下記式にステップＳ１３で決定した増分値ＡＤＤＮＯｘを適用し、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘをインクリメントする。これによりＮＯｘ排出量に相当するカウント値が得られる。
【００３４】
ＣＮＯｘ＝ＣＮＯｘ＋ＡＤＤＮＯｘ
続くステップＳ１５では、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が、許容値ＣＮＯｘＲＥＦを越えたか否かを判別する。この答が否定（ＮＯ）であるときは、前記ステップＳ１６に進み、通常の燃料供給制御を行う。許容値ＣＮＯｘは、ＮＯｘ吸収剤の最大ＮＯｘ吸収量より若干小さいＮＯｘ量に対応する値に設定される。
【００３５】
ステップＳ１５で、ＣＮＯｘ＞ＣＮＯｘＲＥＦとなると、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「１」に設定し（ステップＳ１８）、目標空燃比係数ＫＣＭＤを空燃比１４．０相当程度の値に設定する還元リッチ化を実行する（ステップＳ１９）。この還元リッチ化は、リッチ化時間ＴＲＩＣＨ（例えば１，２秒間程度）に亘って実行する。
【００３６】
ステップＳ２０では、還元リッチ化が終了したか否かを判別し、還元リッチ化が終了していないときは直ちに本処理を終了し、還元リッチ化が終了するとＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘのカウント値を「０」にリセットするとともに、リッチ化フラグＦＲＩＣＨを「０」にリセットする（ステップＳ２１）。
図２の処理によれば、リーン運転中は、ＮＯｘ量カウンタＣＮＯｘの値が許容値ＣＮＯｘＲＥＦに達するごとに、リッチ化フラグＦＲＩＣＨが「１」に設定され、還元リッチ化が実行され、ＮＯｘ吸収剤に吸収されたＮＯｘの還元が行われる。
【００３７】
次に図３〜７を参照してエンジン１の失火判定処理を説明する。
図３は、エンジン１の失火判定処理（ＣＰＵ５ｂで実行される）の全体構成を示す図である。同図（ａ）は、前記ＣＲＫ信号パルスの発生毎にこれと同期して実行されるＣＲＫ処理を示し、本処理ではＣＲＫ信号パルスの発生時間間隔（エンジン回転速度の逆数に比例するパラメ−タ）の平均値（以下「第１の平均値」という）ＴＡＶＥの算出を行う（ステップＳ３１）。
同図（ｂ）は、前記ＴＤＣ信号パルスの発生毎にこれと同期して実行されるＴＤＣ処理を示し、本処理ではＣＲＫ処理で算出される第１の平均値ＴＡＶＥの平均値（以下「第２の平均値」という）Ｍの変化量ΔＭが算出され（ステップＳ４１）、変化量ΔＭに基づいてエンジン１における失火の発生の有無が判定される（ステップＳ４２）。
【００３８】
図４は、図３（ａ）のステップＳ３１における第１の平均値ＴＡＶＥを算出する処理のフロ−チャ−トである。
【００３９】
ステップＳ５１では、ＣＲＫ信号パルスの発生時間間隔ＣＲＭｅ（ｎ）を計測する。具体的には、図５に示すようにクランク軸が３０度回転する毎に順次ＣＲＭｅ（ｎ），ＣＲＭｅ（ｎ＋１），ＣＲＭｅ（ｎ＋２）…が計測される。
【００４０】
ステップＳ５２では、次式（２）により１１回前の計測値ＣＲＭｅ（ｎ−１１）から最新の計測値ＣＲＭｅ（ｎ）までの１２個のＣＲＭｅ値の平均値として、第１の平均値ＴＡＶＥ（ｎ）を算出する。
【数１】
0003626020.tif 000002
【００４１】
本実施形態ではＣＲＫ信号パルスはクランク軸が３０度回転する毎に発生するので、第１の平均値ＴＡＶＥ（ｎ）はクランク軸１回転に対応する平均値である。このような平均化処理を行うことにより、クランク軸１回転で１周期のエンジン回転の１次振動成分、即ち、クランク角センサ１１を構成するパルサ又はピックアップの機械的誤差（製造誤差、取付誤差等）によるノイズ成分を除去することができる。
なおＴＡＶＥ（ｎ）値に基づいてエンジン回転速度ＮＥが算出される。
【００４２】
図６は、図３（ｂ）のステップＳ４１におけるΔＭ算出処理のフロ−チャ−トである。
【００４３】
ステップＳ６１では、次式（３）により、第１の平均値ＴＡＶＥの５回前の算出値ＴＡＶＥ（ｎ−５）から最新の算出値ＴＡＶＥ（ｎ）までの６個のＴＡＶＥ値の平均値として、第２の平均値Ｍ（ｎ）を算出する。
【数２】
0003626020.tif 000003
【００４４】
本実施形態では、エンジン１は４気筒４サイクルエンジンであり、クランク軸が１８０度回転する毎にいずれかの気筒で点火が行われる。従って、第２の平均値（ｎ）は、第１の平均値ＴＡＶＥ（ｎ）の点火周期毎の平均値である。このような平均化処理を行うことにより、燃焼によるエンジン回転のトルク変動分として表わされる２次振動成分、即ち、クランク軸半回転周期の振動成分を除去することができる。なお、平均化処理は、低周波数成分を減衰させるローパスフィルタ処理に相当する。
【００４５】
続くステップＳ６２では、次式（４）により、第２の平均値Ｍ（ｎ）のハイパスフィルタ処理、すなわち高周波成分を減衰させる処理を行う。ハイパスフィルタ処理後の第２の平均値をＦＭ（ｎ）としている。
【００４６】
ＦＭ（ｎ）＝ｂ（１）×Ｍ（ｎ）＋ｂ（２）×Ｍ（ｎ−１）＋ｂ（３）×Ｍ（ｎ−２）−ａ（２）ＦＭ（ｎ−１）−ａ（３）ＦＭ（ｎ−２）      （４）
ここで、ｂ（１）〜ｂ（３），ａ（２），ａ（３）はフィルタ係数であり、それぞれ例えば０．２０９６，−０．４１９２，０．２０９６，０．３５５７，０．１９４０に設定される。またＦＭ（０）及びＦＭ（１）はいずれも値０として、値２以上のｎについて式（４）が適用される。
【００４７】
このハイパスフィルタ処理により、Ｍ（ｎ）値に含まれる約１０Ｈｚ以下の低周波成分が除かれ、駆動系からエンジンに伝わる振動（例えばクランクシャフトのねじりに起因する振動、タイヤから伝わる路面振動等）の影響を除去することができる。
【００４８】
続くステップＳ６３では、ハイパスフィルタ処理した第２の平均値ＦＭ（ｎ）の変化量ΔＭ（ｎ）を次式（５）により算出する。
ΔＭ（ｎ）＝ＦＭ（ｎ）−ＦＭ（ｎ−１）      （５）
【００４９】
なお、ハイパスフィルタ処理した後の第２の平均値ＦＭ（ｎ）は、Ｍ（ｎ）値と極性が反転するため、エンジン１で失火が発生した場合には、Ｍ（ｎ）値は増加するのでＦＭ（ｎ）値はマイナス方向に増加し、ΔＭ（ｎ）値もマイナス方向に増加する傾向を示す。すなわち、変化量ΔＭ（ｎ）の絶対値｜ΔＭ（ｎ）｜がエンジン１の回転変動パラメータに相当し、失火が発生したときは、絶対値｜ΔＭ（ｎ）｜が増加する傾向を示す。
【００５０】
図７は、上述のようにして算出した変化量ΔＭに基づいて失火判定及び失火気筒判別を行う処理のフロ−チャ−トである。
【００５１】
ステップＳ７１では、モニタ実施条件、即ち失火判定が実行可能か否かの判別を行う。モニタ実施条件は、例えばエンジン水温ＴＷ、吸気温ＴＡ、エンジン回転速度ＮＥ等が所定範囲内にあるとき成立する。
【００５２】
モニタ実施条件が不成立のときには、還元リッチ化の実行に伴う空燃比の変更直後の過渡状態の期間を定義するカウンタＣＴＲの値を「０」に設定して（ステップＳ７２）、本処理を終了する。一方モニタ実施条件が成立しているときには、還元リッチ化を実行中であることを「１」で示すリッチ化フラグＦＲＩＣＨが反転したか、すなわち０から１にまたは１から０に変化したか否かを判別する（ステップＳ７３）。その答が否定（ＮＯ）であるときは、カウンタＣＴＲの値を「１」だけデクリメントし（ステップＳ７４）、該カウンタＣＴＲの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ７５）。カウンタＣＴＲの値は負の値はとらない構成としているので、カウント値「０」の状態でステップＳ７４を実行したときは、値「０」が維持される。そしてその場合は、ステップＳ７５からステップＳ７６に進んで、変化量ΔＭが第１の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１（＜０）より小さいか否か（｜ΔＭ｜が｜ＭＳＬＭＴ１｜よい大きいか否か）を判別する。ここで、負の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１は、エンジン回転数ＮＥ及びエンジン負荷（吸気管内絶対圧ＰＢＡ）に応じて設定されたマップから読み出される。失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１の絶対値は、エンジン回転速度ＮＥが増加するほど小さくなるように設定され、エンジン負荷が増加するほど大きくなるように設定される。
【００５３】
ステップＳ７６の答が否定（ＮＯ）、即ちΔＭ≧ＭＳＬＭＴ１が成立するときには、直ちに本プログラム終了し、ステップＳ７６の答が肯定（ＹＥＳ）、即ちΔＭ＜ＭＳＬＭＴ１が成立するときには、前回点火した気筒で失火が発生したと判定する（ステップＳ７９）。前述したように、失火が発生したときには、ΔＭ（ｎ）値がマイナス方向に増加するからである。また、前回点火気筒で失火発生と判定するのは、ハイパスフィルタ処理によって遅れ分が発生するからである。
【００５４】
前記ステップＳ７３の答が肯定（ＹＥＳ）、すなわちリッチ化フラグＦＲＩＣＨが反転した直後であるときは、カウンタＣＴＲに過渡状態を期間を決める所定値ＮＴＲ（例えば６）を設定し（ステップＳ７７）、変化量ΔＭが第２の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ２（＜０）より小さいか否かを判別する（ステップＳ７８）。第２の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ２は、過渡状態用の判定閾値であり、第１の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１より小さいな値に、すなわち、ＭＳＬＭＴ２＜ＭＳＬＭＴ１（｜ＭＳＬＭＴ２｜＞｜ＭＳＬＭＴ１｜）なる関係を有するように設定されている。具体的には、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて第１の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１を算出し、ＭＳＬＭＴ２＝ＭＳＬＭＴ１−ＤＬＭＴとして算出する。ＤＬＭＴは、正の所定値である。これにより、第２の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ２は、第１の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１と比較してより失火と判定し難い値、すなわちより大きな回転変動に対応する値に設定される。
【００５５】
ステップＳ７８でΔＭ≧ＭＳＬＭＴ２であるときは、直ちに本処理を終了し、ΔＭ＜ＭＳＬＭＴ２が成立するときには、前回点火した気筒で失火が発生したと判定する（ステップＳ７９）。
ステップＳ７７でカウンタＣＴＲが所定値ＮＴＲに設定されると、その後ＣＴＲ＝０となるまで（ＮＴＲ＝６であるときは、６ＴＤＣ期間）は、空燃比変更直後の過渡状態であると判定され、ステップＳ７３，Ｓ７４，Ｓ７６，Ｓ７８が繰り返して実行され、ＣＴＲ＝０となった後は、ステップＳ７５からＳ７６に進む。
【００５６】
図７の処理によれば、還元リッチ化に伴う空燃比変更直後の過渡状態においては、第１の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１に代えて該第１の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１より絶対値が大きい第２の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ２を使用して失火判定が行われるので、還元リッチ化に伴う空燃比変更に起因するエンジン１の回転変動によって失火でないのに失火発生と誤判定することを防止することができる。
【００５７】
本実施形態では、図２のステップＳ１３〜Ｓ１５，Ｓ１８〜Ｓ２１が還元手段に相当し、図３の処理、より詳しくは図７の処理が失火判定手段に相当し、変化量ΔＭ（ｎ）の絶対値及び失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１，ＭＳＬＭＴ２の絶対値がが、それぞれ回転変動パラメータ及び失火判定用閾値に相当する。
【００５８】
（第２の実施形態）
本実施形態は、還元リッチ化に伴う空燃比変更直後の過渡状態においては、失火判定閾値を変更することに代えて、変化量ΔＭの算出過程のおける第２の平均値Ｍ（ｎ）の演算式を変更するようにしたものである。
【００５９】
図８は本実施形態におけるΔＭ算出処理のフローチャートであり、この図においてステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３は、図６に示す第１の実施形態と同一処理のステップである。
【００６０】
図８のステップＳ１０１では、リッチ化フラグＦＲＩＣＨが反転したか否かを判別し、反転していないときは、カウンタＣＴＲの値を「１」だけデクリメントし（ステップＳ１０２）、該カウンタＣＴＲの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。後述するステップＳ１０４を実行していない場合は、カウンタＣＴＲの値は「０」であるので、ステップＳ６１に進んで第１の実施形態と同様に式（３）により第２の平均値Ｍ（ｎ）を算出する。
【００６１】
一方ステップＳ１０１でリッチ化フラグＦＲＩＣＨが反転した直後であるときは、カウンタＣＴＲに所定値ＮＴＲを設定し（ステップＳ１０４）、下記式（６）により第２の平均値Ｍ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０５）。
【数３】
0003626020.tif 000004
【００６２】
ここで、ｃ（０），ｃ（１），ｃ（２），ｃ（３），ｃ（４），ｃ（５）は、それぞれが１より小さく、かつｃ（０）＋ｃ（１）＋ｃ（２）＋ｃ（３）＋ｃ（４）＋ｃ（５）＝１である重み係数である。より具体的には、リッチ化フラグＦＲＩＣＨが反転した直後の第１の平均値ＴＡＶＥ（ｎ）を、ＴＡＶＥ（ｎ０）とすると、ステップＳ１０５の演算式（式（６））における反転直後の値ＴＡＶＥ（ｎ０）の寄与度が他の第１の平均値ＴＡＶＥ（ｎ）の寄与度に比べて相対的に小さくなるように、重み係数ｃ（０）〜ｃ（５）を設定する。なお、ステップＳ６１の演算で使用する演算式（式（３））は、式（６）において重み係数ｃ（０）〜ｃ（５）をすべて１／６に設定した場合に相当する。
【００６３】
ステップＳ６１またはＳ１０５実行後は、第１の実施形態と同様にステップＳ６２，Ｓ６３が実行し、ハイパスフィルタ処理及び変化量ΔＭの算出を行う。
【００６４】
ステップＳ１０４でカウンタＣＴＲが所定値ＮＴＲに設定されると、ＣＴＲ＝０となるまで、ステップＳ１０５が実行され式（６）によって第２の平均値Ｍ（ｎ）が算出される。重み係数ｃ（０）〜ｃ（５）の設定は、ＮＴＲ＝６の場合を例にとると、ＣＴＲ＝６のときは、ｃ（０）を他の係数に比べて相対的に小さいな値に設定し、ＣＴＲ＝５のときは、ｃ（１）を他の係数に比べて相対的に小さいな値に設定し、ＣＴＲ＝４のときは、ｃ（２）を他の係数に比べて相対的に小さいな値に設定し、ＣＴＲ＝３のときは、ｃ（３）を他の係数に比べて相対的に小さいな値に設定し、ＣＴＲ＝２のときは、ｃ（４）を他の係数に比べて相対的に小さいな値に設定し、ＣＴＲ＝１のときは、ｃ（５）を他の係数に比べて相対的に小さいな値に設定する。
【００６５】
図９は本実施形態における失火判定及び失火気筒判別処理のフローチャートであり、図７のステップＳ７２，Ｓ７３〜Ｓ７５，Ｓ７７，及びＳ７８を削除したものである。すなわち、モニタ実施条件が成立し、変化量ΔＭが第１の失火判定閾値ＭＳＬＭＴ１より小さいとき、前回の気筒を失火と判定する。
本実施形態は、上述した点以外は第１の実施形態と同一である。
【００６６】
以上のように本実施形態では、還元リッチ化に伴う空燃比の変更直後の過渡状態においては、第２の平均値Ｍ（ｎ）を算出する演算式を変更し、空燃比変更の影響が大きい第１の平均値ＴＡＶＥ（ｎ０）の重みが小さくなるように第２の平均値Ｍ（ｎ）が算出されるので、第２の平均値Ｍ（（ｎ）が、大きく変動することが防止され、還元リッチ化に伴う空燃比変更に起因するエンジン１の回転変動によって失火が発生していないにも拘わらず失火と誤判定することを防止することできる。
【００６７】
本実施形態では、図２のステップＳ１３〜Ｓ１５，Ｓ１８〜Ｓ２１が還元手段に相当し、図８の処理が失火判定手段に相当し、ＣＲＫ信号パルスの発生時間間隔ＣＲＭｅ（ｎ）が回転数パラメータに相当し、変化量ΔＭ（ｎ）の絶対値が回転変動パラメータに相当する。
【００６８】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、ステップＳ６２では、ハイパスフィルタ処理により低周波成分を除去するようにしたが、バンドパスフィルタ処理により低周波成分とともに高周波成分を除去するようにして、失火が発生していない通常状態のエンジン回転における変動成分を除くようにしてもよい。
またエンジン１は、燃料を吸気管内に噴射するものに限らず、各気筒の燃焼室内に直接噴射するものであってもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１の発明によれば、還元手段による空燃比の変更が実行された直後の過渡状態においては、失火判定用閾値を過渡状態以外のときより大きな値に変更して失火判定が行われ、請求項２の発明によれば、機関回転の変動を示すパラメータを算出するための演算式を、過渡状態で検出された回転数パラメータの寄与度が、過渡状態以外のときに検出された回転数パラメータの寄与度に比較して相対的に小さくなるように変更して失火判定が行われるので、還元リッチ化に起因する誤判定の無い正確な失火判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる排気ガス浄化装置を含む、内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】内燃機関への燃料供給制御を行う処理のフローチャートである。
【図３】失火判定処理の全体構成を示すフローチャートである。
【図４】第１の平均値（ＴＡＶＥ）を算出する処理のフローチャートである。
【図５】エンジン回転速度に応じたパラメータ（ＣＲＭｅ）の計測とクランク軸回転角度との関係を説明するための図である。
【図６】エンジンの回転変動を示すパラメータ（ΔＭ）を算出する処理のフローチャートである。
【図７】失火判定及び失火気筒判別を行う処理のフローチャートである。
【図８】エンジンの回転変動を示すパラメータ（ΔＭ）を算出する処理のフローチャート（第２の実施形態）である。
【図９】失火判定及び失火気筒判別を行う処理のフローチャート（第２の実施形態）である。
【符号の説明】
１  内燃機関
５  電子コントロールユニット（還元手段、失火判定手段）
６  燃料噴射弁
１０  クランク角センサ
１２  排気管
１６  ＮＯｘ浄化装置
１９  点火プラグ
【図１】
0003626020.tif 000005
【図２】
0003626020.tif 000006
【図３】
0003626020.tif 000007
【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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