(57)【要約】【課題】圧縮自着火式の内燃機関において、定量化した失火判定条件を用いて失火の判定を行うことが可能な失火判定装置を提供する。【解決手段】気筒内に噴射された燃料の反応形態を、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応に分離し、その各反応形態、筒内ガス温度に基づいて定量化した失火判定条件を用いて内燃機関の失火を判定するようにしている。また、筒内の酸素密度や筒内の燃料密度を用いて失火の発生原因を特定できるようにしている。このように失火判定条件を定量化することにより、失火判定条件を決定する作業の簡略化やコストの低減化を図ることができる。【選択図】図７
2014001651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の失火判定装置であって、
前記気筒内に噴射された燃料の複数の反応に関して設定された温度条件が不成立である場合に失火であると判定するとともに、失火であると判定した場合、筒内の酸素密度または筒内の燃料密度に基づいて失火の発生原因を特定することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
【請求項２】
請求項１記載の失火判定装置において、
燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の失火を判定する失火判定装置であって、
温度条件が、筒内の圧縮端温度が第１判定値以上であるという第１条件、筒内の圧縮ガス温度に、燃料の気化及び低温酸化反応による温度を加算した第２温度が第２判定値以上であるという第２条件、前記第２温度に、吸熱となる熱分解反応による温度を加算した第３温度が第３判定値以上であるという第３条件であり、前記第１条件〜第３条件に加えて、高温酸化反応開始時期の筒内の燃料密度が、筒内ガス温度に対応した高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度以上であるという第４条件を設定し、
前記第１条件、前記第２条件、前記第３条件、及び、前記第４条件のうちのいずれか１つの条件が不成立である場合に失火であると判定することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記第１条件〜第４条件に加えて、高温酸化反応開始時期の酸素密度が所定の判定値以上であるという第５条件を設定し、前記第１条件、前記第２条件、前記第３条件、前記第４条件、及び、前記第５条件のうちのいずれか１つの条件が不成立である場合に失火であると判定することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の失火判定装置において、
失火と判定した際の内燃機関の不具合の程度が補正可能範囲内である場合は、内燃機関の制御パラメータの補正により失火再発を抑制する制御を行う一方、前記内燃機関の不具合の程度が補正可能範囲を超えている場合には、内燃機関に故障が生じていると診断することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記失火発生の不具合の程度を、推定熱発生率波形と実熱発生率波形との偏差に基づいて定量的に認識し、その偏差が補正可能範囲内である場合は、前記内燃機関の制御パラメータの補正により失火再発を抑制する制御を行う一方、前記偏差が補正可能範囲を超えている場合には、内燃機関に故障が生じていると診断することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の失火判定装置において、
失火であると判定した場合、前記筒内の酸素密度に基づいて失火の発生原因を特定する処理は低温酸化反応、熱分解反応、及び、高温酸化反応に対して行い、前記筒内の燃料密度に基づいて失火の発生原因を特定する処理は高温酸化反応に対して行うことを特徴とする内燃機関の失火判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の失火を判定する失火判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車用エンジン等として使用されるディーゼルエンジンにおいて、気筒内（燃焼室内）での燃焼の安定性、発生トルク、燃料消費率等が適正に得られているか否かを判断するために、燃焼状態の評価を行うことが提案されている。この燃焼状態の評価手法として具体的には、燃焼室内での熱発生率（クランクシャフトの単位回転角度当たりの熱発生量）の変化である熱発生率波形を用い、その波形が理想的な波形となっているか否かを判断することで燃焼室内での燃焼状態を評価している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、筒内圧センサの出力信号に基づいて気筒内での燃焼に伴う熱発生率を取得し、その実熱発生率と、現在のエンジン運転条件における推定熱発生率とを比較することにより失火を判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７０３４５号公報
【特許文献２】特開２００９−００７９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、燃焼状態の評価に用いる筒内温度、酸素量、燃料噴射時期、燃料噴射量及び燃料噴射パターン等は相互に複雑な依存関係にあるパラメータであるため、失火の判定条件を定量化することが困難である。このため、従来では、実機を用いた走行実験などによって、失火の判定条件を試行錯誤的に適合しており、その適合作業に多くの工数やコストを要していた。
【０００６】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、圧縮自着火式の内燃機関において定量化した失火判定条件を用いて失火の判定を行うことが可能な失火判定装置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】
【０００７】
−発明の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた発明の解決原理は、気筒内に噴射された燃料の反応形態を、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応に分離し、その各反応形態、筒内ガス温度に基づいて定量化した失火判定条件を用いて内燃機関の失火を判定するようにしている。また、筒内の酸素密度や筒内の燃料密度を用いて失火の発生原因を特定できるようにしている。
【０００８】
−解決手段−
本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の失火判定装置において、前記気筒内に噴射された燃料の複数の反応（気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、及び、高温酸化反応）に関して設定された温度条件が不成立である場合に失火であると判定するとともに、失火であると判定した場合、筒内の酸素密度または筒内の燃料密度に基づいて失火の発生原因を特定することを技術的特徴としている。
【０００９】
本発明において、筒内の酸素密度に基づいて失火の発生原因を特定する処理は低温酸化反応、熱分解反応、または、高温酸化反応に対して行い、筒内の燃料密度に基づいて失火の発生原因を特定する処理は高温酸化反応に対して行うようにする。
【００１０】
以下、各反応（気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、及び、高温酸化反応）に関して設定される温度条件（失火を判定する温度条件）などについて具体的に説明する。
【００１１】
（気化反応）
気化反応は、燃料噴射時期（パイロット噴射時期）の筒内ガス温度が５００Ｋ（軽油の沸点：４２３Ｋ〜６２３Ｋ）以上となっている環境下に燃料が晒された状態で、燃料噴霧の拡散がある程度進んだ際に開始する。この点を考慮して、燃料噴射時期の筒内ガス温度が所定の温度条件（例えば５００Ｋ）に未到達である場合は失火と判定する。失火と判定した場合、その失火の発生原因が、燃料の壁面付着量増加や圧縮開始時のガス温度の温度不足が失火の発生原因であると特定する。
【００１２】
（低温酸化反応）
低温酸化反応の開始時期の筒内ガス温度が所定の温度条件（例えば７５０Ｋ（低温酸化反応の開始温度））に未到達である場合は失火と判定する。失火と判定した場合、筒内の酸素密度が充足である場合は、例えば、低温酸化反応開始時期遅れや、反応効率低下反応量不足が失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足である場合は酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。
【００１３】
（熱分解反応）
熱分解反応の開始時期の筒内ガス温度が所定の温度条件（例えば８００Ｋ（熱分解反応開始温度）に未到達である場合は失火と判定する。失火と判定した場合、上記低温酸化反応において筒内の酸素密度の条件を満たしている場合は、燃料噴射時期や燃料噴射量が失火の発生原因であると特定する。
【００１４】
（高温酸化反応）
高温酸化反応の開始時期の筒内ガス温度が所定の温度条件（例えば９００Ｋ（高温酸化反応開始温度））に未到達である場合は失火と判定する。失火と判定した場合、筒内の酸素密度不足でない場合には、熱収支（後述する筒内の圧縮ガス温度に、燃料の気化による温度（負の値）及び低温酸化反応による温度（正の値）を加算した温度）が悪化したこと、または、筒内の燃料密度が不足したことが失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足である場合は酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。
【００１５】
なお、筒内温度センサを備えている場合、その実測筒内ガス温度と上記高温酸化反応開始時期の筒内ガス温度算出値との偏差が大きいときには、熱収支の悪化が失火の発生原因であると特定し、その偏差が許容範囲内である場合は燃料密度不足が失火の発生原因であると特定する。
【００１６】
以上のように、本発明によれば、気筒内に噴射された燃料の反応形態を、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応に分離し、その各反応形態、筒内ガス温度に基づいて定量化した失火判定条件を用いて内燃機関の失火を判定するので、実機を用いた走行実験などによって失火判定条件を試行錯誤的に適合する、という作業を行う必要がなくなる。これにより作業の簡略化やコストの低減化を図ることができる。また、失火と判定した場合、その失火の発生原因を特定することができるので、失火抑制処理を的確に行うことができる。
【００１７】
本発明の具体的な構成として、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の失火を判定する失火判定装置において、温度条件が、筒内の圧縮端温度が第１判定値以上であるという第１条件、筒内の圧縮ガス温度に、燃料の気化及び低温酸化反応による温度を加算した第２温度が第２判定値以上であるという第２条件、前記第２温度に、吸熱となる熱分解反応による温度を加算した第３温度が第３判定値以上であるという第３条件であり、前記第１条件〜第３条件に加えて、高温酸化反応開始時期の筒内の燃料密度が、筒内ガス温度に対応した高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度以上であるという第４条件を設定する。そして、前記第１条件、前記第２条件、前記第３条件、及び、前記第４条件のうちのいずれか１つの条件が不成立である場合に失火であると判定するという構成を挙げることができる。
【００１８】
この構成に用いる温度条件（失火を判定する判定温度）等について具体的に説明する。
【００１９】
まず、上述の如く、圧縮開始時のガス温度を基準として算出される圧縮端温度が第１温度（例えば、８００Ｋ）以上であることを第１条件とし、この第１条件が不成立である場合つまり圧縮端温度が第１温度（８００Ｋ）未満である場合は、筒内ガス温度が絶対的に不足して着火には至らないので失火と判定する。なお、この第１条件が不成立である場合は、失火の発生原因が、圧縮開始時のガス温度の温度不足によるものであると特定することができる。
【００２０】
上記した各反応形態のうち、気化反応は吸熱反応であり、その気化潜熱が大きい場合、低温酸化反応による熱量（温度）が加わっても、圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）での筒内ガス温度が不足して失火に至る場合がある。こうした点を考慮して、本発明では、筒内の圧縮ガス温度に、燃料の気化による温度（負の値）及び低温酸化反応による温度（正の値）を加算した第２温度が第２判定値（例えば９００Ｋ：高温酸化反応開始温度に相当）以上であることを第２条件とし、この第２条件が不成立である場合は失火と判定する。なお、この第２条件が不成立である場合は、失火の発生原因が、気化潜熱が大きいことによる温度不足が原因であると特定することができる。
【００２１】
上記した各反応形態のうち、吸熱となる熱分解反応は、低温酸化反応及び高温酸化反応によって打ち消されるため熱発生率波形に顕在化されにくい。このような理由から、従来では、吸熱となる熱分解反応については考慮されていない。そこで、本発明では、吸熱となる熱分解反応を分離して考えて失火を判定する条件に加えることにより、失火の判定精度を向上させる。具体的には、上記した第２温度（筒内の圧縮ガス温度に燃料の気化による温度（負の値）及び低温酸化反応による温度（正の値）を加算した温度）に、吸熱となる熱分解反応による温度を加算した第３温度が第３判定値（例えば８５０Ｋ）以上であることを第３条件とし、この第３条件が不成立である場合は失火と判定する。なお、この第３条件が不成立である場合は、失火の発生原因が、吸熱となる熱分解反応量（吸熱量）が大きいことによる温度不足が原因であると特定することができる。
【００２２】
上記した各反応形態のうち、高温酸化反応にあっては、この反応が連鎖的に継続することが可能な燃料密度（高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度）を確保する必要がある。ここで、筒内ガス温度が高温酸化反応への遷移可能な温度（例えば、８５０Ｋ）に到達していても、高温酸化反応開始時期における燃料密度が低い場合（上記高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度よりも低い場合）には失火に至る場合がある。このような点を考慮して、本発明では、高温酸化反応開始時期における筒内の燃料密度が、筒内ガス温度に対応した高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度以上であることを第４条件とし、この第４条件が不成立である場合は失火と判定する。なお、この第４条件が不成立である場合は、失火の発生原因が、高温酸化反応開始時期の燃料密度不足によるものであると特定することができる。
【００２３】
以上のように、この構成においても、気筒内に噴射された燃料の反応形態を、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応に分離し、その各反応形態及び筒内ガス温度に基づいて定量化した失火判定条件を用いて内燃機関の失火を判定するので、実機を用いた走行実験などによって失火判定条件を試行錯誤的に適合するという作業を行う必要がなくなる。これにより作業の簡略化やコストの低減化を図ることができる。しかも、熱発生率波形に現れにくい吸熱としての熱分解反応、及び、気化反応を考慮して失火判定を行っているので、内燃機関の失火をより精度良く判定することができる。
【００２４】
ここで、上記した４つの条件（第１条件〜第４条件）の全てが成立している場合であっても、ある特定の環境条件（例えば高地条件）や運転状態（例えば吸気絞り）により、筒内の酸素密度が低くなって酸素密度が不足すると失火に至る場合がある。このような酸素密度不足による失火を考慮して、上記第５条件つまり高温酸化反応開始時期の筒内の酸素密度が所定の判定値以上であるという条件を追加し、この第５条件が不成立である場合は失火と判定するように構成してもよい。このような構成を採用すれば、内燃機関の失火判定をより精度良く行うことが可能になる。なお、この第５条件が不成立である場合は、失火の発生原因が、高温酸化反応開始時期の酸素密度不足によるものであると特定することができる。
【００２５】
また、本発明の具体的な構成として、失火と判定した際の内燃機関の不具合の程度が補正可能範囲内である場合は、内燃機関の制御パラメータの補正により失火再発を抑制する制御を行う一方、前記内燃機関の不具合の程度が補正可能範囲を超えている場合には、内燃機関に故障が生じていると診断するという構成を挙げることができる。
【００２６】
より具体的な構成として、前記失火発生の不具合の程度を、推定熱発生率波形と実熱発生率波形との偏差（発生時期のずれ、勾配のずれ、重心のずれ等）に基づいて定量的に認識し、その偏差が補正可能範囲内である場合は、内燃機関の制御パラメータの補正により失火再発を抑制する制御を行う一方、上記偏差が補正可能範囲を超えている場合には、内燃機関に故障が生じていると診断するという構成を挙げることができる。
【００２７】
このように、失火と判定した場合において、その異常が解消可能であるか否かを、上記推定熱発生率波形と実熱発生率波形との偏差に基づいて判断するようにしている。このため、制御パラメータの補正によって正常な反応状態が得られる状態と、部品交換などのメンテナンスが必要な状態とを正確に判別することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、圧縮自着火式の内燃機関の失火を判定する失火判定条件を定量化しているので、その失火判定条件を決定する作業の簡略化やコストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用するエンジン及びその制御系統の概略構成図である。
【図２】ディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。
【図３】ＥＣＵ等の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】燃焼室内での燃焼形態の概略を説明するための吸排気系及び燃焼室の模式図である。
【図５】圧縮・膨張行程時の熱発生率（クランクシャフトの単位回転角度当たりの熱発生量）の変化、燃料噴射率（クランクシャフトの単位回転角度当たりの燃料噴射量）の変化の一例を示す波形図である。
【図６】筒内ガス温度と高酸化反応の連鎖反応可能燃料密度との関係を示す図である。
【図７】失火判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】失火判定処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
本実施形態は、車両に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒（例えば直列４気筒）ディーゼルエンジン（圧縮自着火式内燃機関）に、本発明を適用した場合について説明する。
【００３２】
−エンジンの構成−
まず、本実施形態に係るディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略構成について説明する。図１は本実施形態に係るエンジン１及びその制御系統の概略構成図である。また、図２は、ディーゼルエンジン１の燃焼室３及びその周辺部を示す断面図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１は、燃料供給系２、燃焼室３、吸気系６、排気系７等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。
【００３４】
燃料供給系２は、サプライポンプ２１、コモンレール２２、インジェクタ（燃料噴射弁）２３、機関燃料通路２７等を備えている。
【００３５】
上記サプライポンプ２１は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路２７を介してコモンレール２２に供給する。コモンレール２２は、高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ２３・・２３に分配する。インジェクタ２３は、その内部に圧電素子（ピエゾ素子）を備え、適宜開弁して燃焼室３内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。
【００３６】
吸気系６は、シリンダヘッド１５（図２参照）に形成された吸気ポート１５ａに接続されるインテークマニホールド６３を備えており、このインテークマニホールド６３に吸気管６４が接続されている。これら吸気ポート１５ａ、インテークマニホールド６３及び吸気管６４等によって吸気通路が構成されている。この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ６５、エアフローメータ４３、後述するターボチャージャ５のコンプレッサインペラ５３、吸気絞り弁（ディーゼルスロットル）６２などが配設されている。上記エアフローメータ４３は、エアクリーナ６５を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力する。
【００３７】
排気系７は、シリンダヘッド１５に形成された排気ポート７１に接続されるエキゾーストマニホールド７２を備えており、このエキゾーストマニホールド７２に対して、排気管７３が接続されている。これら排気ポート７１、エキゾーストマニホールド７２及び排気管７３等によって排気通路が構成されている。この排気通路には、後述するターボチャージャ５のタービンホイール５２、及び、排気浄化ユニット７７などが配設されている。
【００３８】
排気浄化ユニット７７には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒としてのＮＳＲ触媒(排気浄化触媒)７５及びＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）７６が備えられている。なお、排気浄化ユニット７７としてＤＰＮＲ触媒を適用してもよい。
【００３９】
上記ＮＳＲ触媒７５は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2もしくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ2となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。すなわち、ＮＳＲ触媒７５に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整することにより、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やＨＣ成分の調整を上記インジェクタ２３からの燃料噴射動作（ポスト噴射）や吸気絞り弁６２の開度制御によって行うようになっている。
【００４０】
また、ＤＰＦ７６は、例えば多孔質セラミック構造体からなり、排気ガスが多孔質の壁を通過する際に、この排気ガス中に含まれるＰＭ（Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：粒子状物質）を捕集するようになっている。また、このＤＰＦ７６には、ＤＰＦ再生運転時に、上記捕集したＰＭを酸化・燃焼するための触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒）が担持されている。
【００４１】
ここで、エンジン１の燃焼室３及びその周辺部の構成について、図２を参照して説明する。この図２に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック１１には、各気筒（４気筒）毎に円筒状のシリンダボア１２が形成されており、各シリンダボア１２の内部にはピストン１３が上下方向に摺動可能に収容されている。
【００４２】
ピストン１３の頂面１３ａの上側には上記燃焼室３が形成されている。つまり、この燃焼室３は、シリンダブロック１１の上部に取り付けられたシリンダヘッド１５の下面と、シリンダボア１２の内壁面と、ピストン１３の頂面１３ａとにより区画形成されている。そして、ピストン１３の頂面１３ａの略中央部には、キャビティ（凹陥部）１３ｂが凹設されており、このキャビティ１３ｂも燃焼室３の一部を構成している。
【００４３】
上記ピストン１３は、コネクティングロッド１８によってエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア１２内でのピストン１３の往復移動がコネクティングロッド１８を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。
【００４４】
また、燃焼室３に向けてグロープラグ１９が配設されている。このグロープラグ１９は、エンジン１の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。
【００４５】
上記シリンダヘッド１５には、上記吸気ポート１５ａ及び上記排気ポート７１がそれぞれ形成されているとともに、吸気ポート１５ａを開閉する吸気バルブ１６及び排気ポート７１を開閉する排気バルブ１７が配設されている。また、シリンダヘッド１５には、燃焼室３の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ２３が取り付けられている。このインジェクタ２３は、シリンダ中心線Ｐに沿う起立姿勢で燃焼室３の略中央上部に配設されており、上記コモンレール２２から導入される燃料を燃焼室３に向けて所定のタイミングで噴射する。
【００４６】
さらに、図１に示す如く、このエンジン１には、ターボチャージャ（過給機）５が設けられている。このターボチャージャ５は、タービンシャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２及びコンプレッサインペラ５３を備えている。コンプレッサインペラ５３は吸気管（吸気通路）６４内部に臨んで配置され、タービンホイール５２は排気管（排気通路）７３内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ５は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサインペラ５３を回転させ、吸気圧を高めるといった、いわゆる過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ５は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール５２側に可変ノズルベーン機構（図示省略）が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン１の過給圧を調整することができる。
【００４７】
ターボチャージャ５のタービンホイール５２はタービンハウジング５２ａ内に収容されており、また、コンプレッサインペラ５３はコンプレッサハウジング５３ａ内に収容されている。そして、タービンホイール５２、タービンハウジング５２ａ及び可変ノズルベーン機構などによってタービン５２０が構成されており、また、コンプレッサインペラ５３及びコンプレッサハウジング５３ａなどによってコンプレッサ５３０が構成されている。
【００４８】
吸気系６の吸気管６４（コンプレッサ５３０の吸気流れの下流側の吸気通路）には、ターボチャージャ５での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ６１が設けられている。
【００４９】
また、エンジン１には、吸気系６と排気系７とを接続する排気還流通路（ＥＧＲ通路）８が設けられている。このＥＧＲ通路８は、排気の一部を適宜吸気系６に還流させて燃焼室３へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ生成量を低減させるものである。また、このＥＧＲ通路８には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路８を流れる排気流量を自在に調整することができるＥＧＲバルブ８１と、ＥＧＲ通路８を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲクーラ８２とが設けられている。これらＥＧＲ通路８、ＥＧＲバルブ８１、ＥＧＲクーラ８２等によってＥＧＲ装置（排気還流装置）が構成されている。
【００５０】
−センサ類−
エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００５１】
例えば、上記エアフローメータ４３は、吸気系６内の吸気絞り弁６２の上流において吸入空気の流量（吸入空気量）に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ４１はコモンレール２２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ４２は吸気絞り弁６２の開度を検出する。
【００５２】
吸気圧センサ４８は、インテークマニホールド６３に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。インマニ温度センサ（吸気温センサ）４９は、インテークマニホールド６３に配置され、気筒内（燃焼室３内）への吸入ガスの温度に応じた検出信号を出力する。
【００５３】
Ａ／Ｆ（空燃比）センサ４４ａ，４４ｂは、ＮＳＲ触媒７５の上流側及び下流側にそれぞれ配設され、排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。なお、Ａ／Ｆセンサの配設位置としては、ＮＳＲ触媒７５の上流側のみであってもよいし、ＮＳＲ触媒７５の下流側のみであってもよい。排気温センサ４５ａ，４５ｂは、同じくＮＳＲ触媒７５の上流側及び下流側にそれぞれ配設され、排気ガスの温度（排気温度）に応じた検出信号を出力する。なお、排気温センサの配設位置も、ＮＳＲ触媒７５の上流側のみであってもよいし、ＮＳＲ触媒７５の下流側のみであってもよい。
【００５４】
−ＥＣＵ−
ＥＣＵ１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。
【００５５】
図３に示すように、ＥＣＵ１００の入力回路には、上記レール圧センサ４１、スロットル開度センサ４２、エアフローメータ４３、Ａ／Ｆセンサ４４ａ，４４ｂ、排気温センサ４５ａ，４５ｂ、吸気圧センサ４８、インマニ温度センサ４９が接続されている。さらに、入力回路には、エンジン１の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ４６、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ４７、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力するクランクポジションセンサ４０、及び、筒内圧力を検出する筒内圧センサ（ＣＰＳ（Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｏｒ））４Ａなどが接続されている。などが接続されている。
【００５６】
一方、ＥＣＵ１００の出力回路には、上記サプライポンプ２１、インジェクタ２３、吸気絞り弁６２、ＥＧＲバルブ８１、及び、上記ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構（可変ノズルベーンの開度を調整するアクチュエータ）５４が接続されている。
【００５７】
そして、ＥＣＵ１００は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ＲＯＭに記憶された各種マップに基づいて、エンジン１の各種制御を実行する。
【００５８】
例えば、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２３の燃料噴射制御として、パイロット噴射（副噴射）とメイン噴射（主噴射）とを実行する。
【００５９】
上記パイロット噴射は、インジェクタ２３からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。
【００６０】
上記メイン噴射は、エンジン１のトルク発生のための噴射動作（トルク発生用燃料の供給動作）である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転数（エンジン回転速度）、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。
【００６１】
例えば、エンジン回転数（クランクポジションセンサ４０の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数；エンジン回転速度）が高いほど、また、アクセル操作量（アクセル開度センサ４７により検出されるアクセルペダルの踏み込み量）が大きいほど（アクセル開度が大きいほど）エンジン１のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。
【００６２】
具体的な燃料噴射形態の一例としては、ピストン１３が圧縮上死点に達する前に上記パイロット噴射（インジェクタ２３に形成された複数の噴孔からの燃料噴射）が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン１３が圧縮上死点近傍に達した時点で上記メイン噴射が実行されることになる。これにより燃料が自己着火によって燃焼し、この燃焼により発生したエネルギは、ピストン１３を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ（エンジン出力となるエネルギ）、燃焼室３内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック１１やシリンダヘッド１５を経て外部（例えば冷却水）に放熱される熱エネルギとなる。
【００６３】
燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール２２の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール２２からインジェクタ２３へ供給される燃料圧力の目標値、すなわち目標レール圧は、エンジン負荷（機関負荷）が高くなるほど、及び、エンジン回転数（機関回転数）が高くなるほど高いものとされる。この目標レール圧は例えばＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。なお、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が３０ＭＰａ〜２００ＭＰａの間で調整されるようになっている。
【００６４】
なお、上述したパイロット噴射及びメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これらの噴射の機能は周知である。特に、ポスト噴射は、ＮＯｘ還元処理、Ｓ被毒回復制御、ＤＰＦ再生処理に利用される。
【００６５】
また、ＥＣＵ１００は、エンジン１の運転状態に応じてＥＧＲバルブ８１の開度（開度＝０（閉鎖）の場合も含む）を制御し、インテークマニホールド６３（吸気系６）に向けての排気還流量（ＥＧＲ量）を調整する。このＥＧＲ量は、予め実験やシミュレーション等によって作成されてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されたＥＧＲマップに従って設定される。このＥＧＲマップは、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとしてＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を決定するためのマップである。さらに、ＥＣＵ１００は、後述する失火判定を行う。
【００６６】
以上のＥＣＵ１００により実行されるプログラムによって、本発明の内燃機関の失火判定装置が実現される。
【００６７】
−燃焼形態の概略説明−
次に、本実施形態に係るエンジン１における燃焼室３内での燃焼形態の概略について説明する。
【００６８】
図４は、エンジン１の１つの気筒に対して吸気マニホールド６３及び吸気ポート１５ａを経てガス（空気）が吸入され、燃焼室３内へインジェクタ２３からの燃料噴射によって燃焼が行われるとともに、その燃焼後のガスが排気ポート７１を経て排気マニホールド７２へ排出される様子を模式的に示した図である。
【００６９】
この図４に示すように、気筒内に吸入されるガスには、吸気管６４からスロットルバルブ６２を介して吸入された新気と、上記ＥＧＲバルブ８１が開弁された場合にＥＧＲ通路８から吸入されるＥＧＲガスとが含まれる。吸入される新気量（質量）と吸入されるＥＧＲガス量（質量）との和に対するＥＧＲガス量の割合（すなわち、ＥＧＲ率）は、運転状態に応じて上記ＥＣＵ１００により適宜制御されるＥＧＲバルブ８１の開度に応じて変化する。
【００７０】
このようにして気筒内（燃焼室３内）に吸入された新気及びＥＧＲガスは、吸気行程において開弁している吸気バルブ１６を介し、ピストン１３（図４では図示省略）の下降に伴って気筒内に吸入されて筒内ガスとなる。この筒内ガスは、エンジン１の運転状態に応じて決定されるバルブ閉弁時にて吸気バルブ１６が閉弁することにより気筒内（燃焼室３内）に密閉され（筒内ガスの閉じ込め状態）、その後の圧縮行程においてピストン１３の上昇に伴って圧縮される。そして、ピストン１３が上死点近傍に達すると、上述したＥＣＵ１００による噴射量制御によって所定時間だけインジェクタ２３が開弁されることで燃料を燃焼室３内に直接噴射する。具体的には、ピストン１３が上死点に達する前に上記副噴射（パイロット噴射）が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン１３が圧縮上死点近傍に達した時点（もしくは圧縮上死点以降）で主噴射（メイン噴射）が実行されることになる。
【００７１】
−燃料の反応形態の分離−
まず、エンジン１の気筒内に噴射された燃料の各反応形態（燃焼形態）は、図５に示すように、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応（予混合燃焼）に分離することができる。これら燃焼形態は、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応の順で発生する。なお、図５は、１回の燃料噴射（パイロット噴射）が行われた場合の各反応形態における熱発生率波形を示す図である。
【００７２】
以下、各反応形態について説明する。
【００７３】
（ａ）気化反応
気化反応は、上記インジェクタ２３から噴射された燃料が気筒内の熱を受けて気化するものであって、他の反応とは独立した反応である。この気化反応は、一般的には筒内ガス温度（以下、筒内温度ともいう）が５００Ｋ以上となっている環境下に燃料が晒された状態で、燃料噴霧の拡散がある程度進んだ際に開始する噴霧律速の反応となっている。
【００７４】
ディーゼルエンジンで使用されている軽油の沸点は、一般には４５３Ｋ〜６２３Ｋであって、気筒内に燃料噴射が行われる実用域（例えば上記パイロット噴射が行われる時期）はＢＴＤＣ（圧縮上死点前）４０°ＣＡである。このタイミングにおける筒内温度は一般には５５０Ｋ〜６００Ｋ程度まで上昇しているため（寒冷地以外）、この気化反応においては、温度律速条件を考慮する必要はない。そして、気化反応における反応量効率としては、例えば１．１４［Ｊ／ｍｍ3］となっている。
【００７５】
また、気化反応における有効噴射量（気化反応に寄与する燃料量）としては、燃料噴射量から壁面付着量（シリンダボア１２の壁面に付着した燃料量）を減算した量である。この壁面付着量は、噴射量（燃料の貫徹力に相関がある）と噴射時期（気筒内圧力に相関がある）に応じて実験的に求めることが可能である。このため、この気化反応における反応量としては、以下の式（Ａ）により求められる。
【００７６】
気化反応における反応量＝−１．１４×有効噴射量  ・・・（Ａ）
そして、この気化反応は吸熱反応であるため、この反応量（発生熱量）としては負の値となる。
【００７７】
なお、上記式（Ａ）はＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶されている。また、この式（Ａ）をマップ化したマップをＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶するようにしてもよい。
【００７８】
（ｂ）低温酸化反応
低温酸化反応は、ディーゼルエンジンの燃料である軽油中に含まれる低温酸化反応成分（ｎ−セタン（Ｃ16Ｈ34）等の直鎖単結合組成の燃料等）が燃焼する反応である。低温酸化反応は、直鎖炭化水素の端部の水素引き抜き・酸素付加で生じる反応であり、炭素鎖分解ではないため、熱分解反応とは独立した反応である。
【００７９】
低温酸化反応成分は、筒内温度が比較的低い場合であっても着火が可能な成分であって、このｎ−セタン等の量が多いほど（高セタン燃料であるほど）、気筒内での低温酸化反応が進み易く着火遅れが抑制されることになる。具体的に、ｎ−セタン等の低温酸化反応成分は、筒内温度が約７５０Ｋに達した時点で燃焼（低温酸化反応）を開始する。なお、ｎ−セタン等以外の燃料成分（高温酸化反応成分）は筒内温度が約９００Ｋに達するまで燃焼（高温酸化反応）を開始しない。
【００８０】
そして、この低温酸化反応における反応速度効率としては、例えば０．２９４［Ｊ／ＣＡ2／ｍｍ3］となっている。また、反応量効率としては、例えば５．０［Ｊ／ｍｍ3］となっている。また、この低温酸化反応の反応速度および反応量は、反応速度効率および反応量効率に基づいて算出される（例えば、有効噴射量（燃料噴射量（指令値）から壁面付着量を減算した量）を乗算することで算出される）。
【００８１】
そして、この低温酸化反応は発熱反応であるため、この反応量（発生熱量）としては正の値となる。
【００８２】
（ｃ）熱分解反応
熱分解反応は、燃料成分の熱分解を行う反応であって、その反応温度は例えば約８００Ｋとなっている。この熱分解反応における反応速度効率としては、例えば０．３８４［Ｊ／ＣＡ2／ｍｍ3］となっている。また、反応量効率としては、例えば５．０［Ｊ／ｍｍ3］となっている。
【００８３】
また、この熱分解反応の反応速度および反応量も、上記反応速度効率および反応量効率に基づいて算出される（例えば有効噴射量を乗算することで算出される）。
【００８４】
そして、本実施形態では、この熱分解反応を吸熱反応として扱うものとする。つまり、反応量（発生熱量）が負の値であるものとする。
【００８５】
（ｄ）高温酸化反応（予混合燃焼）
予混合燃焼による高温酸化反応の反応温度は例えば約９００Ｋとなっている。つまり、筒内温度が９００Ｋに達したことで燃焼を開始する反応が、この予混合燃焼による高温酸化反応である。この高温酸化反応は、熱分解した炭素鎖の酸化反応であるため、熱分解反応が対となって発生する。
【００８６】
なお、筒内温度が１０００Ｋ以上となっている筒内に向けて燃料を噴射（メイン噴射）すると、その噴射された燃料が、噴射後に直ちに燃焼を開始する。この反応が拡散燃焼による高温酸化反応である。
【００８７】
予混合燃焼による高温酸化反応における反応速度効率としては、例えば４．３［Ｊ／ＣＡ2／ｍｍ3］となっている。また、反応量効率としては、例えば３０．０［Ｊ／ｍｍ3］となっている。さらに、この予混合燃焼による高温酸化反応の反応速度および反応量も、上記反応速度効率および反応量効率に基づいて算出される（例えば、有効噴射量（燃料噴射量（指令値）から壁面付着量を減算した量）を乗算することで算出される）。
【００８８】
そして、この予混合燃焼による高温酸化反応は発熱反応であるため、この反応量（発生熱量）としては正の値となる。
【００８９】
−失火判定処理（１）−
次に、失火判定処理の一例について以下に説明する。なお、以下の処理［ｓ１］〜［ｓ４］はＥＣＵ１００において実行される。
【００９０】
［ｓ１］気化反応の診断
後述する圧縮開始時のガス温度ＴBDC及び式（Ｂ）に基づいてパイロット噴射時期の筒内ガス温度を算出する。その算出した噴射時期の筒内ガス温度が５００Ｋ（温度条件）に到達しているか否かを判定し、筒内ガス温度が５００Ｋに未到着である場合は失火と判定する。そして、失火と判定した場合、その失火の発生原因が、燃料の壁面付着量増加や圧縮開始時のガス温度の温度不足によるものであると特定する。
【００９１】
この処理［ｓ１］に用いる温度条件については、５００Ｋに限定されることなく、実験やシミュレーション等により他の任意の値（気化反応開始可能な温度）が設定されていてもよい。なお、パイロット噴射時期（クランク角）については、例えば、高温酸化反応が圧縮上死点（ＴＤＣ）前後で開始可能となる時期に基づいて設定する。
【００９２】
［ｓ２］低温酸化反応の診断
圧縮開始時のガス温度ＴBDC及び式（Ｂ）に基づいて低温酸化反応開始時期の筒内ガス温度を算出（燃料の気化による温度に相当分は減算）する。その算出した筒内ガス温度が７５０Ｋ（低温酸化反応開始温度：温度条件）に到達しているか否かを判定し、筒内ガス温度が７５０Ｋに未到達である場合は失火と判定する。そして、失火と判定した場合、筒内の酸素密度で失火の発生原因を評価する。具体的には、筒内の酸素不足が生じていない場合、低温酸化反応開始時期遅れや、反応効率低下反応量不足が失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足である場合は酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。
【００９３】
この処理［ｓ２］での筒内の酸素密度の充足／不足の判定処理については、低温酸化反応開始時期における筒内の酸素密度が所定の判定値以上である場合は「酸素密度充足」と判定し、その筒内の酸素密度が上記判定値よりも小さい場合は「酸素密度不足」と判定するようにする。
【００９４】
なお、低温酸化反応開始時期における筒内の酸素密度は、酸素量（筒内への吸入ガス（新気ガス量＋ＥＧＲガス量）から算出）［ｍｍ3］を低温酸化反応開始角度（クランク角）における筒内容積［ｃｃ］で除算した値である。また、低温酸化反応開始時期（クランク角）については、例えば、高温酸化反応の開始可能な時期を圧縮上死点（ＴＤＣ）前後とし、この高温酸化反応の開始可能な時期から求める。また、上記判定値については、低温酸化反応を開始することが可能な酸素密度（筒内の酸素密度）を実験・シミュレーション等によって取得しておき、その結果を基に設定すればよい。
【００９５】
［ｓ３］熱分解反応の診断
圧縮開始時のガス温度ＴBDC及び式（Ｂ）に基づいて熱分解反応開始時期の筒内ガス温度を算出（燃料の気化による温度に相当分は減算）する。その算出した筒内ガス温度が８００Ｋ（熱分解反応開始温度：温度条件）に到達しているか否かを判定し、筒内ガス温度が８００Ｋに未到達である場合は失火と判定する。そして、失火と判定した場合、筒内の酸素密度で失火の発生原因を評価する。具体的には、筒内の酸素不足が生じていない場合、燃料噴射時期や燃料噴射量が失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足である場合は酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。なお、筒内の酸素密度の充足／不足の判定については上記［ｓ２］と同様な処理にて判定する。また、上記熱分解反応開始時期については、例えば、熱分解反応（開始温度８００Ｋ）は高温酸化反応（開始温度９００Ｋ）よりも先に発生するという点を考慮して、上記高温酸化反応の開始可能な時期から求める。
【００９６】
［ｓ４］高温酸化反応の診断
圧縮開始時のガス温度ＴBDC及び式（Ｂ）に基づいて高温酸化反応開始時期の筒内ガス温度を算出（筒内の圧縮ガス温度に、燃料の気化による温度（負の値）及び低温酸化反応による温度（正の値）を加算した温度（熱分解反応による温度（負の値）の一部を含める場合もある））する。その算出した筒内ガス温度が９００Ｋ（高温酸化反応開始温度：温度条件）に到達しているか否かを判定し、筒内ガス温度が９００Ｋに未到達である場合は失火と判定する。そして、失火と判定した場合、筒内の酸素密度及び筒内燃料密度で失火の発生原因を評価する。具体的には、筒内の酸素不足が生じていない場合、熱収支（後述する筒内の圧縮ガス温度に、燃料の気化による温度及び低温酸化反応による温度を加算した温度）が悪化したこと、または筒内の燃料密度が不足したことが失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足である場合は酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。なお、筒内の酸素密度の充足／不足の判定については上記［ｓ２］と同様な処理にて判定する。
【００９７】
なお、筒内温度センサを備えている場合、その実測筒内ガス温度と、上記高温酸化反応開始時期の筒内ガス温度算出値との偏差が大きいときには、熱収支の悪化が失火の発生原因であると特定し、その偏差が許容範囲内である場合は燃料密度不足（レール圧過剰、キャビティ内噴射量不足等による燃料密度不足）が失火の発生原因であると特定する。
【００９８】
ここで、以上の［ｓ１］〜［ｓ４］の判定処理は、例えば、筒内圧縮開始（吸気バルブ閉弁開始）のタイミングで実行するようにしてもよいし、筒内圧縮開始前の所定のクランク角（例えば圧縮ＢＤＣ）のタイミングで実行するようにしてもよい。なお、［ｓ１］〜［ｓ４］の判定処理は、例えば、各気筒が筒内圧縮開始時期を迎える度に実行するようにしてもよいし、所定数のサイクル毎に実行するようにしてもよい。
【００９９】
以上のように、この例の失火判定処理によれば、気筒内に噴射された燃料の反応形態を、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応に分離し、その各反応形態、筒内ガス温度に基づいて定量化した失火判定条件（温度条件）を用いて内燃機関の失火を判定するので、実機を用いた走行実験などによって失火判定条件を試行錯誤的に適合するという作業を行う必要がなくなる。これにより作業の簡略化やコストの低減化を図ることができる。また、失火と判定した場合、その失火の発生原因を特定することができるので、失火抑制処理を的確に行うことができる。
【０１００】
−失火判定処理（２）−
次に、失火判定処理の他の例について説明する。
【０１０１】
−失火判定条件−
本実施形態では、以下の第１条件〜第５条件の５つの条件を失火判定条件としており、これら第１条件〜第５条件の全てが成立する場合は失火回避可能（着火）と判定し、第１条件〜第５条件のうちのいずれか１つの条件が不成立である場合は失火と判定するようにしている。その各失火判定条件について以下に説明する。
【０１０２】
＜第１条件＞
まず、筒内の圧縮端温度ＴTDCが８００Ｋ未満である場合、筒内ガス温度が絶対的に不足するので着火には至らない。そこで、圧縮端温度ＴTDCが８００Ｋ（第１判定値）以上であることを第１条件（温度条件）とし、この第１条件が不成立である場合は失火と判定する。なお、第１判定値については、８００Ｋに限定されることなく、実験やシミュレーション等により他の任意の値（失火回避可能な温度）が設定されていてもよい。
【０１０３】
本実施形態において、圧縮端温度ＴTDCは下記の式（Ｃ）に基づいて算出する。また、本実施形態において、圧縮ガス温度は、圧縮開始時のガス温度ＴBDCを基準として下記の式（Ｂ）から算出する。
【０１０４】
（圧縮ガス温度の推定式について）
まず、任意の角度（クランク角）における圧縮ガス温度Ｔ（θ）、任意の角度（クランク角）における筒内容積Ｖ（θ）、ポリトロープ指数ｎとすると、圧縮ガス温度Ｔ（θ）は以下の式で表すことができる。
【０１０５】
Ｔ（θ）×Ｖ（θ）n-1＝Ｃｏｎｓｔ
この式は、ポリトロープ指数ｎが固定ならば、始点（下死点ＢＤＣ）に対して、任意の角度（クランク角）の状態を定義することが可能である。
【０１０６】
Ｔ（θ）×Ｖ（θ）n-1＝ＴBDC×ＶBDCn-1
この式を展開すると、
Ｔ（θ）＝ＴBDC×（ＶBDC／Ｖ（θ））n-1  ・・・（Ｂ）
ただし、ＴBDC：圧縮開始時のガス温度、ＶBDC／Ｖ（θ）：圧縮比、ＶBDC：圧縮下死点のときの筒内容積
となる。そして、圧縮端温度（ピストンが圧縮上死点に達した時点での筒内温度）ＴTDCは以下の式（Ｃ）から算出することができる。
【０１０７】
ＴTDC＝ＴBDC×（ＶBDC／ＶTDC）n-1  ・・・（Ｃ）
ただし、ＶTDC：圧縮上死点のときの筒内容積
ここで、圧縮ガス温度の算出に用いる圧縮開始時のガス温度ＴBDCは、定容容器（筒内）の初期（熱エネルギ投入前）の筒内ガス温度であって、例えばインマニガス温度を圧縮開始時のガス温度ＴBDCとして用いる。そのインマニガス温度については、インマニ温度センサ４９にて検出された検出値を用いる。なお、インマニガス温度は推定値であってもよい。また、圧縮開始時のガス温度ＴBDCについては、センサによる実測値（実測圧縮開始時ガス温度）を用いてもよいし、推定値（推定圧縮開始時ガス温度）を用いてもよい。
【０１０８】
なお、上記式（Ｂ），（Ｃ）はＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶されている。また、これら式（Ｂ），（Ｃ）をそれぞれマップ化したマップをＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶するようにしてもよい。
【０１０９】
＜第２条件＞
図５に示すように、気筒内に噴射した燃料の気化反応は吸熱反応であり、その気化潜熱が大きい場合、低温酸化反応による熱量（温度）が加わっても、圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）での筒内ガス温度が不足して、失火に至る場合がある。
【０１１０】
こうした点を考慮して、本実施形態では、筒内の圧縮ガス温度（上記式（Ｂ）から算出）に、燃料の気化による温度（負の値）及び低温酸化反応による温度（正の値）を加算した第２温度が９００Ｋ（第２判定値：高温酸化反応開始温度に相当）以上であることを第２条件（温度条件）としている。そして、この第２条件が不成立である場合は失火と判定する。なお、第２判定値については、９００Ｋに限定されることなく、実験やシミュレーション等により他の任意の値（失火回避可能な温度）が設定されていてもよい。
【０１１１】
ここで、上記燃料気化（気化反応）による温度（負の値）については、気化反応における反応量（吸熱量）を上記した式（Ａ）に基づいて算出し、その算出した吸熱量及び筒内吸気ガスの比熱から算出する。また、低温酸化反応による温度については、例えば、低温酸化反応における反応量効率（例えば５．０［Ｊ／ｍｍ3］）に有効噴射量（燃料噴射量（指令値）から壁面付着量を減算した量）を乗算して低温酸化反応の反応量（発熱量）を求め、その反応量と筒内吸気ガスの比熱から算出する。
【０１１２】
＜第３条件＞
上記した各反応形態のうち、吸熱となる熱分解反応は、低温酸化反応及び高温酸化反応によって打ち消されるため熱発生率波形に顕在化されにくい（図５の包絡線参照）。このような理由から、従来では、吸熱となる熱分解反応については考慮されていない。そこで、本実施形態では、吸熱となる熱分解反応を分離して考えて失火を判定する条件に加えることにより、失火の判定精度を向上させる。
【０１１３】
具体的には、上記した第２温度（筒内の圧縮ガス温度に燃料の気化による温度（負の値）及び低温酸化反応による温度（正の値）を加算した温度）に、吸熱となる熱分解反応による温度を加算した第３温度が８５０Ｋ（第３判定値）以上であることを第３条件（温度条件）とし、この第３条件が不成立である場合は失火と判定する。ここで、第３条件における第３判定値は高温酸化反応への遷移可能な温度である。この第３判定値は、８５０Ｋに限定されることなく、実験やシミュレーション等により他の任意の値（失火回避可能な温度）が設定されていてもよい。
【０１１４】
ここで、熱分解反応による温度（負の値）については、例えば、上記熱分解反応における反応量効率（例えば５．０［Ｊ／ｍｍ3］）に有効噴射量（燃料噴射量（指令値）から壁面付着量を減算した量）を乗算して熱分解反応の反応量（吸熱量）を求め、その反応量と筒内吸気ガスの比熱から算出する。
【０１１５】
＜第４条件＞
まず、高温酸化反応は、熱分解エネルギが小さい直鎖炭化水素からの熱の供与により反応が連鎖する反応である。この高温酸化反応にあっては、当該反応が連鎖的に継続することが可能な燃料密度（高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度）を確保する必要がある。この高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度は筒内ガス温度と相関がある。具体的には、高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度と筒内ガス温度とには図６に示すような関係がある。つまり、筒内ガス温度が８００Ｋ〜１０００Ｋの領域では筒内ガス温度が高いほど高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度は低い値となり、筒内ガス温度が１０００Ｋ以上の領域では高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度はほぼ一定の値となる。
【０１１６】
ここで、図６において、高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度［ｍｍ3／ｃｃ］が、図中太線以上となる領域の値である場合は高温酸化反応が連鎖的に継続可能（失火回避可能）であり、高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度が太線よりも小さい領域の値である場合には失火が発生する。具体的には、例えば、筒内ガス温度が８５０Ｋ（上記第３判定値）であるときに、筒内の燃料密度が、高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度がρｔｈａ以上である場合は高温酸化反応が連鎖的に継続可能であり、高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度がρｔｈａ未満である場合には失火が発生するようになる。
【０１１７】
このように、筒内ガス温度が高温酸化反応への遷移可能な温度（例えば、８５０Ｋ）に到達していても、高温酸化反応開始時期における燃料密度［ｍｍ3／ｃｃ］が低い場合（上記高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度よりも低い場合）には失火に至る場合がある。このような点を考慮して、本実施形態では、高温酸化反応開始時期における筒内の燃料密度が、図６に示す筒内ガス温度に対応した高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度ρｔｈ以上であることを第４条件とし、この第４条件が不成立である場合は失火と判定する。
【０１１８】
ここで、図６に示す筒内ガス温度と高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度との関係は、実験・シミュレーション等によって取得してマップ化しておく。このマップはＥＣＵ１００のＲＯＭ内に記憶しておく。そして、高温酸化反応開始時期における筒内ガス温度（上記圧縮ガス温度に、気化及び低温酸化反応による温度を加算した温度（例えば８５０Ｋ以上の温度）に基づいて上記マップを参照して高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度ρｔｈを求める。そして、高温酸化反応開始時期における筒内の燃料密度が、上記マップから求めた高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度ρｔｈ未満である場合（第４条件不成立）は失火と判定する。
【０１１９】
なお、高温酸化反応開始時期における筒内の燃料密度［ｍｍ3／ｃｃ］は、高温酸化反応に寄与する燃料量（例えば、上記有効燃料量−低温酸化反応に寄与する燃料量）［ｍｍ3］を高温酸化反応開始角度（クランク角）における筒内容積［ｃｃ］で除算した値である。また、高温酸化反応開始角度（クランク角）は、筒内ガス温度が９００Ｋに到達するクランク角［°ＣＡ］である。
【０１２０】
＜第５条件＞
上記した４つの条件（第１条件〜第４条件）の全てが成立している場合であっても、ある特定の環境条件や運転状態により、筒内の酸素密度が低くなる場合には失火に至る場合がある。例えば、高地走行ではガス量が通常走行時よりも低減するので筒内の酸素密度が低下する。酸素密度が低下して酸素不足となると、高温酸化反応の反応遅れ（着火遅れ）が拡大して失火が発生する場合がある。また、例えば、上記ＮＯｘ還元処理、Ｓ被毒回復制御、ＤＰＦ再生処理の実行時などにおいて、吸気絞り弁６２の開度を絞った場合にも、［ガス量低下→筒内酸素密度低下］が生じるので、上記と同様な理由により失火が発生する場合がある。このような酸素密度不足による失火を考慮して、本実施形態では、高温酸化反応開始時期の筒内の酸素密度が所定の判定値以上であることを第５条件とし、この第５条件が不成立である場合は失火と判定する。
【０１２１】
ここで、この第５条件における判定値（筒内酸素密度に対して設定する判定値）については、高温酸化反応への遷移可能な熱分解反応量を確保することが可能な酸素密度（筒内の酸素密度）を実験・シミュレーション等によって取得しておき、その結果を基に設定すればよい。
【０１２２】
なお、高温酸化反応開始時期における筒内の酸素密度は、酸素量（筒内への吸入ガス（新気ガス量＋ＥＧＲガス量）から算出）［ｍｍ3］を高温酸化反応開始角度（クランク角）における筒内容積［ｃｃ］で除算した値である。また、高温酸化反応開始時期（クランク角）は、筒内ガス温度が９００Ｋに到達するクランク角［°ＣＡ］である。
【０１２３】
−失火判定処理−
次に、本実施形態の特徴部分である失火判定処理ついて図７及び図８を参照して説明する。この図７及び図８の処理ルーチンはＥＣＵ１００において実行される。
【０１２４】
まず、図７のステップＳＴ１０１において筒内の圧縮端温度ＴTDCを算出する。具体的には、インマニ温度センサ４９の出力信号からインマニガス温度を算出して、そのインマニガス温度を圧縮開始時のガス温度ＴBDCとして、上記した式（Ｃ）に基づいて圧縮端温度ＴTDCを算出する。なお、圧縮開始時のガス温度ＴBDCについては、センサによる実測値（実測圧縮開始時ガス温度）を用いてもよいし、推定値（推定圧縮開始時ガス温度）を用いてもよい。
【０１２５】
ステップＳＴ１０２では、上記ステップＳＴ１０１で算出した圧縮端温度ＴTDCが８００Ｋ（第１判定値）以上であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［圧縮端温度ＴTDC≧８００Ｋ］である場合）はステップＳＴ１０３に進む。
【０１２６】
ステップＳＴ１０２の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり第１条件が不成立である場合（［圧縮端温度ＴTDC＜８００Ｋ］である場合）は失火と判定する（図８のステップＳＴ１１０）。また、このステップＳＴ１１０において失火の発生原因を特定する。具体的には、上記のように第１条件が不成立で失火と判定した場合、失火の発生原因が圧縮開始時のガス温度の温度不足によるものであると特定する。
【０１２７】
上記ステップＳＴ１０２の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合は、ステップＳＴ１０３において第２温度を算出する。具体的には、低温酸化反応の終了時期のクランク角から筒内容積Ｖ（θ）を求め、その筒内容積Ｖ（θ）を用いて上記式（Ｂ）に基づいて圧縮ガス温度Ｔ（θ）を算出する。そして、その圧縮ガス温度Ｔ（θ）に、上記した気化反応による温度（負の値）及び低温酸化反応による温度（正の値）を加算して第２温度を算出する。
【０１２８】
なお、このステップＳＴ１０３の処理に用いる低温酸化反応の終了時期については、上記した式（Ｂ）によって算出される圧縮ガス温度（燃料の気化による温度に相当分は減算）が７５０Ｋに到達するクランク角（低温酸化反応開始角）を求め、その低温酸化反応開始角と、上記した低温酸化反応における反応速度効率（例えば０．２９４［Ｊ／ＣＡ2／ｍｍ3］）及び反応量（上記反応量効率（例えば５．０［Ｊ／ｍｍ3］）に有効噴射量を乗算した量）とから求めることができる。
【０１２９】
ステップＳＴ１０４では、上記ステップＳＴ１０３で算出した第２温度が９００Ｋ（第２判定値）以上であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［第２温度≧９００Ｋ］である場合）はステップＳＴ１０５に進む。
【０１３０】
上記ステップＳＴ１０４の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり第２条件が不成立である場合（［第２温度＜９００Ｋ］である場合）は失火と判定する（図８のステップＳＴ１１０）。また、このステップＳＴ１１０において失火の発生原因を特定する。具体的には、上記のように第２条件が不成立で失火と判定した場合、失火の発生原因が、吸熱となる熱分解反応量（吸熱量）が大きいことによる温度不足が原因であると特定する。なお、第２条件が不成立で失火と判定した場合に、上記［失火判定処理（１）］の処理［ｓ２］等で説明した処理と同様な処理にて筒内の酸素密度の充足／不足の判定を行うようにしてもよい。この場合、筒内の酸素密度が充足であると判定した場合には、吸熱となる熱分解反応量（吸熱量）が大きいことが失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足であると判定した場合には酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。
【０１３１】
上記ステップＳＴ１０４の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合は、ステップＳＴ１０５において第３温度を算出する。具体的には、上記したステップＳＴ１０３で算出した第２温度に、上記＜第３条件＞の項で説明した熱分解反応による温度（負の値）を加算して第３温度を算出する。
【０１３２】
ステップＳＴ１０６では、上記ステップＳＴ１０５で算出した第３温度が８５０Ｋ（第３判定値）以上であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合（［第３温度≧８５０Ｋ］である場合）はステップＳＴ１０７に進む。
【０１３３】
ステップＳＴ１０６の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり第３条件が不成立である場合（［第３温度＜８５０Ｋ］である場合）は失火と判定する（図８のステップＳＴ１１０）。また、このステップＳＴ１１０において失火の発生原因を特定する。具体的には、上記のように第３条件が不成立で失火と判定した場合、失火の発生原因が、吸熱となる熱分解反応量（吸熱量）が大きいことによる温度不足が原因であると特定する。
【０１３４】
なお、第３条件が不成立で失火と判定した場合に、上記［失火判定処理（１）］の処理［ｓ２］等で説明した処理と同様な処理にて筒内の酸素密度の充足／不足の判定を行うようにしてもよい。この場合、筒内の酸素密度が充足であると判定した場合には、吸熱となる熱分解反応量（吸熱量）が大きいこと（熱収支の悪化）が失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足であると判定した場合には酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。
【０１３５】
また、筒内温度センサを備えている場合、その実測筒内ガス温度と、上記第３温度との偏差が大きいときには、熱収支の悪化が失火の発生原因であると特定し、その偏差が許容範囲内である場合は燃料密度不足（レール圧過剰、キャビティ内噴射量不足等による燃料密度不足）が失火の発生原因であると特定するようにしてもよい。
【０１３６】
上記ステップＳＴ１０６の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合は、ステップＳＴ１０７において第４条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、高温酸化反応の開始時期の燃料密度が、図６に示す上記高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度ρｔｈ以上であるか否かを判定する。その判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合は図８のステップＳＴ１０８に進む。なお、高温酸化反応の開始時期の燃料密度、高温酸化反応の連鎖反応可能燃料密度ρｔｈについては上記＜第４条件＞の項で説明した処理で求める。
【０１３７】
ステップＳＴ１０７の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり第４条件が不成立（［燃料密度＜ρｔｈ］である場合）である場合は失火と判定する（図８のステップＳＴ１１０）。また、このステップＳＴ１１０において失火の発生原因を特定する。具体的には、上記のように第４条件が不成立で失火と判定した場合、失火の発生原因が高温酸化反応開始時期の燃料密度不足によるものであると特定する。なお、第４条件が不成立で失火と判定した場合に、上記［失火判定処理（１）］の処理［ｓ２］等で説明した処理と同様な処理にて筒内の酸素密度の充足／不足の判定を行うようにしてもよい。この場合、筒内の酸素不足が生じていないときには、吸熱となる熱分解反応量（吸熱量）が大きいことが失火の発生原因であると特定する。一方、筒内の酸素密度不足である場合は酸素密度不足が失火の発生原因であると特定する。
【０１３８】
上記ステップＳＴ１０７の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合は、図８のステップＳＴ１０８において第５条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、高温酸化反応開始時期の筒内の酸素密度が上記判定値以上であるか否かを判定する。なお、高温酸化反応開始時期の酸素密度については上記＜第５条件＞の項で説明した処理で求める。
【０１３９】
ステップＳＴ１０８の判定結果が否定判定（ＮＯ）である場合、つまり第５条件が不成立である場合（［酸素密度＜判定値］である場合）は失火と判定する（ステップＳＴ１１０）。また、このステップＳＴ１１０において失火の発生原因を特定する。具体的には、上記のように第５条件が不成立で失火と判定した場合、失火の発生原因が高温酸化反応開始時期の酸素密度不足によるものであると特定する。
【０１４０】
上記ステップＳＴ１０８の判定結果が肯定判定（ＹＥＳ）である場合、つまり、第１条件、第２条件、第３条件、第４条件及び第５条件の全ての条件が成立している場合、正常（失火発生無）であると判定する（ステップＳＴ１０９）。
【０１４１】
ここで、図７及び図８の処理ルーチンは、例えば、筒内圧縮開始（吸気バルブ閉弁開始）のタイミングで実行するようにしてもよいし、筒内圧縮開始前の所定のクランク角（例えば圧縮ＢＤＣ）のタイミングで実行するようにしてもよい。なお、図７及び図８の処理ルーチンは、例えば、各気筒が筒内圧縮開始時期を迎える度に実行するようにしてもよいし、所定数のサイクル毎に実行するようにしてもよい。
【０１４２】
＜効果＞
以上のように、この例の失火判定処理によれば、エンジン１の気筒内に噴射された燃料の反応形態を、気化反応、低温酸化反応、熱分解反応、高温酸化反応に分離し、その各反応形態、筒内ガス温度及び燃料密度に基づいて定量化した失火判定条件を用いてエンジン（内燃機関）の失火を判定するので、実機を用いた走行実験などによって失火判定条件を試行錯誤的に適合するという作業を行う必要がなくなる。これにより、作業の簡略化やコストの低減化を図ることができる。しかも、熱発生率波形に現れにくい吸熱としての熱分解反応、及び、気化反応を考慮して失火判定を行っているので、内燃機関の失火をより精度良く判定することができる。また、この例の失火判定処理では、上記した第１条件〜第５条件のうち、不成立となった条件に基づいて失火の発生原因を特定することもできる。
【０１４３】
ここで、以上の例では、第１条件〜第４条件に第５条件を含めた４つの条件で失火判定を行っているが、第１条件〜第４条件の４つの失火判定条件でエンジン（内燃機関）１の失火を判定するようにしてもよい。この場合、図８に示すステップ１０８の処理を削除して、第１条件〜第４条件の全ての条件が成立した場合に正常（失火回避可能）であると判定し、第１条件〜第４条件のうちのいずれか１つの条件が不成立である場合に失火と判定するようにすればよい。
【０１４４】
−失火抑制処理−
次に、エンジン（内燃機関）１の失火を判定した際に、その失火を抑制する処理について説明する。
【０１４５】
（１）上記第１条件が不成立となって失火と判定した場合、つまり、圧縮開始時のガス温度の温度不足が原因で失火が発生した場合、気筒内（燃焼室３内）への吸入ガスの温度を上昇させる処理（失火抑制処理）を行う。
【０１４６】
具体的には、例えば、上記インタークーラ６１による吸気の冷却を抑制するようにしたり、ＥＧＲバルブ８１の開度を大きくしてＥＧＲガス量を増量したりすることで、気筒内への吸入ガス温度を高めるようにする。ただし、ＥＧＲガス量を増量した場合には、筒内の酸素密度が低下することになるため、この増量可能なＥＧＲガス量には上限値が設定される。その他、新気の吸入量を減量して筒内予熱のための燃焼温度を上昇させるようにしてもよいし、また、上記グロープラグ１９を使用して筒内温度を上昇させるようにしてもよい。
【０１４７】
（２）上記第２条件が不成立となって失火となった場合、つまり、気化潜熱（吸熱量）が大きいことによる温度不足が原因で失火が発生した場合、上記した処理等によって気筒内への吸入ガスの温度を上昇させる処理（失火抑制処理）を行う。
【０１４８】
（３）上記第３条件が不成立となって失火となった場合、つまり、吸熱となる熱分解反応量（吸熱量）が大きいことによる温度不足が原因で失火発生した場合、例えば、上記した処理等によって気筒内への吸入ガスの温度を上昇させる処理（失火抑制処理）を行う。また、燃料噴射（パイロット噴射）の噴射時期を、可能な範囲内で進角する処理（失火抑制処理）を行う。
【０１４９】
（４）上記第４条件が不成立となって失火となった場合、つまり、高温酸化反応開始時期の燃料密度不足が原因で失火が発生した場合、パイロット噴射を多段噴射として噴射期間を短縮する処理、燃料噴射量を増量する処理、レール圧低減処理、キャビティ１３ｂ内に燃料噴射する処理などを行う。
【０１５０】
（５）上記第５条件が不成立となって失火となった場合、つまり、高温酸化反応開始時期の酸素密度不足（高温酸化反応の反応遅れ）が原因で失火発生した場合、例えば、ＥＧＲガス量を減量（または、ＥＧＲガス量＝０）して気筒内（燃焼室３内）への吸入ガスのガス量を増量する処理（失火抑制処理）を行う。また、ターボチャージャ５の可変ノズルベーン機構の開度やウエストゲートバルブの開度等を調整（過給空気量を調整）して気筒内への新気ガス量を増量する処理（失火抑制処理）を行う。その他、吸気絞り弁６２を絞り量を低減する処理（失火抑制処理）を行うようにしてもよい。
【０１５１】
−学習制御−
下記の作成処理で推定熱発生率波形と実熱発生率波形とを作成し、その推定熱発生率波形と実熱発生率波形との偏差、具体的には、筒内温度、燃料密度、酸素密度などのずれ量を学習して、上記した気筒内への吸入ガスの温度の補正、燃料噴射量の補正、過給空気量の補正などを行って失火を抑制する。なお、この学習制御において、上記ガス温度の補正量、燃料噴射量の補正量、過給空気量の補正量は学習値として順次記憶・更新していく。
【０１５２】
また、このような学習制御を実行することにより、フィードバック制御系に用いるセンサの検出値ずれに起因する酸素密度のばらつき、燃料噴射量のばらつきなどを補正することが可能になるので、失火の発生を未然に防止することも可能になる。
【０１５３】
また、実熱発生率波形と推定熱発生率波形との偏差（発生時期のずれ、勾配のずれ、重心のずれ等）に基づいて定量的に認識し、その偏差が補正可能範囲内である場合は、内燃機関の制御パラメータの補正により失火再発を抑制する制御を行う一方、上記偏差が補正可能範囲を超えている場合には、内燃機関に故障が生じていると診断するという構成を挙げることができる。
【０１５４】
このように、失火と判定した場合において、その異常が解消可能であるか否かを、上記推定熱発生率波形と実熱発生率波形との偏差に基づいて判断するようにしている。このため、制御パラメータの補正によって正常な反応状態が得られる状態と、部品交換などのメンテナンスが必要な状態とを正確に判別することが可能となる。
【０１５５】
なお、内燃機関の制御パラメータの補正を行って上記偏差を上記補正可能範囲内にする制御を行う場合の制御パラメータとしては、例えば、気筒内の酸素量や燃料量が挙げられる。気筒内の酸素量は酸素密度によって決定され、ＥＧＲ率や吸気の過給率等によって調整が可能である。また、気筒内の燃料量は燃料密度によって決定され、燃料噴射時期や燃料噴射圧力や燃料噴射量によって調整が可能である。一方、内燃機関に故障が生じていると診断する場合の一例としては、上記推定熱発生率波形と実熱発生率波形との偏差が補正可能範囲を超えている場合であり、この場合には、内燃機関の制御パラメータの補正量が所定のガード値を超えることになるので、これによって内燃機関に故障が生じていると診断することが可能である。具体的には、気筒内温度、酸素密度、燃料密度それぞれに下限値を予め設定しておき、これら気筒内温度、酸素密度、燃料密度のいずれかがその下限値を下回っている場合には、内燃機関の制御パラメータの補正量が所定のガード値を超えるとして、内燃機関に故障が生じていると診断することになる。
【０１５６】
＜推定熱発生率波形の作成処理＞
本実施形態にあっては、上記した式（Ｂ）によって圧縮ガス温度を算出（推定）することが可能であるので、例えば、熱発生率波形を構成する低温酸化反応の開始時期（７５０Ｋとなるクランク角）を推定することができる。そして、上記した低温酸化反応における反応速度効率及び反応量効率を用いて、低温酸化反応の反応量及び低温酸化反応の終了時期（反応期間）を求め、それら低温酸化反応の開始・終了時期及び反応量を用いて、例えばＷｉｅｂｅ関数（特開２００７−２４８１１９号公報、特開２００７−１２６９９７号公報等参照）に基づいて低温酸化反応の熱発生率波形を推定する。
【０１５７】
また、上記圧縮ガス温度、気化及び低温酸化反応による温度等を用いて熱発生率波形を構成する高温酸化反応の開始時期（９００Ｋとなるクランク角）を推定し、上記した低温酸化反応と同様な処理にて、この高温酸化反応の熱発生率波形を推定する。
【０１５８】
また、上記圧縮ガス温度、気化及び低温酸化反応による温度等を用いて熱発生率波形を構成する熱分解反応の開始時期（約８００Ｋとなるクランク角）を推定し、上記した低温酸化反応と同様な処理にて、この熱分解反応の熱発生率波形を推定する。また、気化反応についても同様な処理にて熱発生率波形を推定する。なお、気化反応の開始時期については、例えば、燃料噴射時（パイロット噴射時）の筒内ガスを用いて、予め実験・シミュレーション等によって設定されたマップを参照して求めるようにする。
【０１５９】
＜実熱発生率波形の作成処理＞
実熱発生率波形は、上記筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力の変化に応じて作成する。つまり、気筒内での熱発生率と筒内圧力との間には相関がある（熱発生率が高いほど筒内圧力は高くなる）ので、筒内圧センサ４Ａによって検出される筒内圧力から実熱発生率波形を作成することができる。この検出した筒内圧力から実熱発生率波形を作成する処理については公知（例えば、特開２００７−２４８１１９号公報、特開２０１０-２８１２５９号公報、特開２００８−２１５２０４号公報等参照）であるため、ここでの説明は省略する。
【０１６０】
なお、以上の学習制御、推定熱発生率波形の作成処理、及び、実熱発生率波形の作成処理はＥＣＵ１００において実行される。
【０１６１】
−他の実施形態−
以上の実施形態では、自動車に搭載される直列４気筒ディーゼルエンジン１に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジン（内燃機関）にも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式（直列型エンジン、Ｖ型エンジン、水平対向型エンジン等の別）についても特に限定されるものではない。
【０１６２】
以上の実施形態では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ２３を適用したエンジン１について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジン（内燃機関）への適用も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明は、燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の失火を判定する失火判定装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１６４】
１  エンジン
３  燃焼室
２３  インジェクタ（燃料噴射弁）
４Ａ  筒内圧センサ
４０  クランクポジションセンサ
４９  インマニ温度センサ
１００  ＥＣＵ
【図１】
2014001651.tif 000003
【図２】
2014001651.tif 000004
【図３】
2014001651.tif 000005
【図４】
2014001651.tif 000006
【図５】
2014001651.tif 000007
【図６】
2014001651.tif 000008
【図７】
2014001651.tif 000009
【図８】
2014001651.tif 000010