(57)【要約】      （修正有）【課題】一旦失火が発生した後の揺り戻し現象が起こる時期において発生する失火を検出できるようにする。【解決手段】クランクシャフトが３０°ＣＡ回転するために要する所要時間を反復計測し、その所要時間の変化量（減少量）を求めて判定閾値と比較する。失火の発生後から３０°ＣＡの所要時間の変化量が所定範囲内に収束するまでの揺り戻し期間において、当該変化量の極大値から極小値までの区間の長さを反復的に演算し、今回算出された区間βの長さが前回算出された区間αの長さよりも短くなったときには、判定閾値を平常よりも小さくする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の所定回転角度あたりの回転速度の低下量が判定閾値を上回った場合に失火が発生したと判定するものであって、
失火が発生したと判定した後、前記回転速度の低下量の絶対値が所定範囲内に収束するまでの揺り戻し期間において、
前記回転速度の低下量の極大値から極小値までの区間の長さを反復的に演算し、今回算出された区間の長さが前回算出された区間の長さよりも短くなったとき、前記判定閾値を平常よりも小さくした上で失火の発生の有無を判定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランクシャフトが所定角度回転するのに要した時間を反復的に計測して回転速度の低下量を求め、この低下量が判定閾値を上回った場合に、気筒内で失火が発生したと判定する失火判定方法が公知である（例えば、下記特許文献を参照）。
【０００３】
失火が発生して機関の回転速度が落ち込むと、車軸側の慣性力が働き、クランクシャフトまたは駆動系において捻れが生じ、その反動により機関の回転速度が変動する「揺り戻し（揺り返し）」現象が起こる。揺り戻し現象は、機関の回転速度を一時的にではあるが大きく振動させる。
【０００４】
他方、一度失火が発生した気筒では、比較的短期間のうちに失火が繰り返される可能性がある。そして、再度発生した失火に伴う機関の回転速度の低落が、揺り戻し現象に起因する回転速度の振動によって相殺されてしまうと、この再度の失火を検出することができなくなる。失火を見逃すことは、機関の回転の不安定化や燃費の悪化、有害物質の排出量の増加につながるため、決して好ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０７７７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、一旦失火が発生した後の揺り戻し現象が起こる時期において再び発生する失火を検出できるようにすることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するべく、本発明では、内燃機関の所定回転角度あたりの回転速度の低下量が判定閾値を上回った場合に失火が発生したと判定するものであって、失火が発生したと判定した後、前記回転速度の低下量の絶対値が所定範囲内に収束するまでの揺り戻し期間において、前記回転速度の低下量の極大値から極小値までの区間の長さを反復的に演算し、今回算出された区間の長さが前回算出された区間の長さよりも短くなったとき、前記判定閾値を平常よりも小さくした上で失火の発生の有無を判定することを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、揺り戻し現象が起こっている時期において発生した失火を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。
【図２】同実施形態における駆動系の構成を示す図。
【図３】同実施形態の制御装置が実施する失火判定方法の内容を説明するタイミング図。
【図４】同実施形態の制御装置が失火判定に際して実行する処理の手順例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１１】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１２】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１３】
図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。
【００１４】
内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。
【００１５】
トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【００１６】
ＣＶＴ９を搭載した車両においては、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。
【００１７】
翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。
【００１８】
前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。
【００１９】
走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【００２０】
非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。
【００２１】
ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。
【００２２】
走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、また変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液を吐出する液圧ポンプ（図示せず）は、内燃機関のクランクシャフトからトルクの伝達を受けて稼働する、既知の機械式（非電動式）のものである。この作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。
【００２３】
本実施形態の内燃機関の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００２４】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ（または、シフトポジションスイッチ）から出力されるシフトレンジ信号ｇ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｈ等が入力される。
【００２５】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｌ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｎ等を出力する。
【００２６】
ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、自動変速機８、９の変速比といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。しかして、ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎを出力インタフェースを介して印加する。
【００２７】
しかして、ＥＣＵ０は、内燃機関の所定回転角度あたりの回転速度を計測するとともに、その回転速度の低下量（変化量）を判定閾値と比較することで、気筒１内で失火が発生したか否かの判定を行う。
【００２８】
以降、本実施形態のＥＣＵ０が実施する失火判定方法に関して詳述する。ＥＣＵ０は、クランクシャフトが所定回転角度、例えば３０°ＣＡ（クランク角度）回転するために要した時間をエンジン回転センサを介して反復的に計測し、今回計測された所要時間から前回計測された所要時間を減算することで、３０°ＣＡ毎の回転速度の低下量の指標となる値、換言すれば３０°ＣＡの所要時間の変化量を得る。そして、その指標値を判定閾値と比較して、前者が後者を上回ったならば気筒１内で失火が発生したものと判定する。
【００２９】
図３に、回転速度の低下量の指標値である、３０°ＣＡの所要時間の変化量の推移を例示する。図３中、実線の曲線が３０°ＣＡの所要時間の変化量を表し、破線が判定閾値を表している。３０°ＣＡの所要時間の変化量が正値であることは機関の回転速度が減速傾向にあることを意味し、負値であることは機関の回転速度が加速傾向にあることを意味する。気筒１内で失火が発生すると、当該気筒１の膨張行程において加速が行われないことから、３０°ＣＡの所要時間の変化量（減少量）の値が逓増する。故に、これを判定閾値と比較することで、失火の発生を検出できる。
【００３０】
しかしながら、失火が発生して機関の回転速度が落ち込むと、車軸１０３側の慣性力が働き、クランクシャフトまたは駆動系において捻れが生じ、その反動により機関の回転速度が変動する揺り戻し（揺り返し）現象が起こる。図３に示しているように、一旦失火が発生すると、その発生時点ｔ0の直後から、３０°ＣＡの所要時間の変化量の値が大きく振動する。
【００３１】
上記の揺り戻し現象による振動は、時間の経過につれて収束してゆくので、失火発生時点ｔ0から十分な時間が経過した後（時点ｔ9以降）は、平常通り失火判定を行うことが可能である。だが、失火発生時点ｔ0から十分な時間が経過しておらず、揺り戻し現象による振動が収束する前に再度失火が発生すると、この失火を検出できないおそれがある。何故ならば、再度発生した失火に伴う３０°ＣＡの所要時間の変化量の増加が、揺り戻し現象に起因する振動によって相殺されることがあるからである。
【００３２】
そこで、本実施形態では、揺り戻し現象が起こっている時期において、後述する条件が充足されたときに判定閾値を小さくすることで、再度の失火を正しく検出できるようにしている。
【００３３】
図４に、本実施形態のＥＣＵ０が失火判定に際して実行する処理の手順例を示している。ＥＣＵ０は、３０°ＣＡの所要時間の変化量を反復的に演算し（ステップＳ１）、その変化量を判定閾値と比較して（ステップＳ９）失火の発生の有無を判定する。既に述べた通り、３０°ＣＡの所要時間の変化量が判定閾値を上回った場合、失火が発生したと判定し、メモリに記憶している失火回数カウンタを１増加させる（ステップＳ１１）。
【００３４】
一旦失火が発生した後は、揺り戻し現象を考慮に入れた上で失火判定を行う必要がある。ＥＣＵ０は、失火発生後の時期においても、やはり３０°ＣＡの所要時間の変化量を反復的に演算しつつ（ステップＳ１）、その変化量を判定閾値と比較する（ステップＳ９）。
【００３５】
但し、下記のステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ６の条件がおしなべて充足されるときには、３０°ＣＡの所要時間の変化量と比較するべき判定閾値を、平常（ステップＳ８）のものよりも小さくする（ステップＳ７）。例えば、ステップＳ７にて設定される判定閾値を、ステップＳ８にて設定される平常の値の０．９倍とする。
【００３６】
まず、ＥＣＵ０は、トルクコンバータ７のロックアップクラッチ７３が締結されているか否かを判断する（ステップＳ２）。トルクコンバータ７がロックアップされていない（または、前後進切換装置８の何れかのクラッチ８４、８５が締結されていない）ときには、揺り戻し現象による機関の回転変動が比較的小さいことから、判定閾値を平常よりも小さくする必要はない。
【００３７】
次いで、エンジン回転数（機関の回転速度の移動平均値、典型的にはｒｐｍ）が概ね一定であるか否かを判断する（ステップＳ３）。具体的には、反復的に算出されるエンジン回転数の極大値及び極小値の双方が所定範囲内に収まっているかどうか、つまりは明らかに加速または減速していないかどうかを判断する。エンジン回転数が明らかに加速または減速しているときには、平常の判定閾値を用いて失火判定を行う。
【００３８】
並びに、機関の回転速度の低下量の絶対値が依然として所定範囲内に収束していない、即ち現在が揺り戻し現象の残存する揺り戻し期間にあるかどうかを判断する（ステップＳ４）。ステップＳ４の分岐判断は、回転速度の低下量の指標値たる３０°ＣＡの所要時間の変化量の極大値が所定値＋ｙよりも高いか、３０°ＣＡの所要時間の変化量の極小値が所定値−ｙよりも低いときに真となる。図３に示す例に則して述べれば、失火発生の時点ｔ0から揺り戻し現象が収束した時点ｔ9までの期間において、ステップＳ４の条件が充足されることになる。
【００３９】
さらに、ＥＣＵ０は、３０°ＣＡの所要時間の変化量の極大値から極小値までの区間の長さ（°ＣＡ単位、またはミリ秒単位）を反復的に演算して（ステップＳ５）、今回算出された区間の長さが前回算出された区間の長さよりも短くなったか否かを判断する（ステップＳ６）。上記のステップＳ４の条件が充足される揺り戻し期間（時点ｔ0から時点ｔ9まで）において、３０°ＣＡの所要時間の変化量の極大値から極小値までの区間の長さが短くなったならば、失火が発生している可能性があるため、判定閾値を小さくした上で３０°ＣＡの所要時間の変化量と比較する失火判定を行う（ステップＳ７）。
【００４０】
図３に示す例では、３０°ＣＡの所要時間の変化量の極大値（時点ｔ4）から極小値（時点ｔ5）までの区間βの長さが、その直近の極大値（時点ｔ2）から極小値（時点ｔ3）までの区間αの長さよりも短くなっており、図３中の破線で示しているように、区間β後の時点ｔ6にて判定閾値を引き下げている。この結果、時点ｔ7にて３０°ＣＡの所要時間の変化量が判定閾値を下回り、再び発生した失火が正しく検出される。
【００４１】
因みに、ステップＳ６の分岐判断が真であったとしても、即時に判定閾値を引き下げるのではなく、３０°ＣＡの所要時間の変化量が区間βの起点である時点ｔ4における値に到達した時点ｔ6以後（ｔ6を含む）で、はじめて判定閾値を引き下げることが好ましい。引き下げた判定閾値は、３０°ＣＡの所要時間の変化量が一回極大値を迎えた後の時点（特に、極大値を迎えた後に０または極小値となった時点）ｔ8、または判定閾値を引き下げた時点ｔ7から所定期間（°ＣＡ単位、またはミリ秒単位）が経過した後の時点で、元の値に引き上げるようにする。
【００４２】
また、図３に示しているように、失火発生時点ｔ0の直後は、３０°ＣＡの所要時間の変化量の振動が非常に大きいため、どうしても失火の判定は困難となる。よって、失火の発生を判定してから極短い期間、例えば３０°ＣＡの所要時間の変化量の振動の数周期分が経過するまで（図示例では、変化量の極大値が三回訪れた後の時点ｔ1まで）は、失火判定をしたとしても失火回数カウンタを増加させない「ゼロクロスカウンタ」処理を行う（ステップＳ１０）か、あるいは失火判定処理（ステップＳ２ないしＳ１１）そのものをキャンセルすることが好ましい。
【００４３】
本実施形態では、内燃機関の所定回転角度あたりの回転速度の低下量（３０°ＣＡの所要時間の変化量）が判定閾値を上回った場合に失火が発生したと判定するものであって、失火が発生したと判定した後、前記回転速度の低下量の絶対値が所定範囲内に収束するまでの揺り戻し期間において、前記回転速度の低下量の極大値から極小値までの区間の長さを反復的に演算し、今回算出された区間の長さが前回算出された区間の長さよりも短くなったとき、前記判定閾値を平常よりも小さくした上で失火の発生の有無を判定することを特徴とする内燃機関の制御装置０を構成した。
【００４４】
本実施形態によれば、揺り戻し現象が起こり機関の回転速度が振動する期間において発生した失火を見逃さず検出することが可能となり、機関の回転の安定化、燃費の良化、有害物質の排出量の削減に資する。
【００４５】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）車では、上記のステップＳ２の条件を、トランスミッションのクラッチが締結されている、即ちニュートラルポジションではないという条件に置き換える。
【００４６】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
０…制御装置（ＥＣＵ）
７３…ロックアップクラッチ
８４、８５…クラッチ（フォワードブレーキ、リバースクラッチ）
【図１】
2014095306.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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