(57)【要約】【課題】  この発明は、失火を検出し、その失火気筒を特定するための内燃機関の失火検出装置に関し、判定精度を良好に維持しつつ判定処理を簡素化することができ、これにより、正確かつ判定洩れのない失火検出を可能とすることを目的とする。【解決手段】  エンジン回転数情報として、爆発サイクル毎に点火或いは着火直後の各気筒のクランク角時間Ｔｎを取得する。今回の爆発気筒におけるクランク角時間Ｔｎをｘ座標値とし、前回の爆発気筒におけるクランク角時間Ｔｎ−１をｙ座標値として、ｘｙ平面上に今回のプロット点Ｐｎをプロットする。前回のプロット点Ｐｎ−１から今回のプロット点Ｐｎに向かう判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎを算出する。判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎが、所定の判定基準ベクトルと同一方向であって当該判定基準ベクトル以上の大きさである場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する。【選択図】      図３
2006132334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆発サイクル毎に点火或いは着火直後の各気筒のエンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｘ座標値とし、前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｙ座標値として、ｘｙ平面上にエンジン回転数情報を今回のプロット点としてプロットする回転数情報プロット手段と、
前記ｘｙ平面上の基準点から前記今回のプロット点に向かう判定ベクトルを算出する判定ベクトル算出手段と、
前記判定ベクトル算出手段により算出された前記判定ベクトルが、所定の判定基準ベクトルと同一方向であって当該判定基準ベクトル以上の大きさである場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する失火判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】
前記基準点は、前回のプロット点であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項３】
前記基準点は、前記今回のプロット点から直線ｙ＝ｘに下ろした垂線と直線ｙ＝ｘとの交点であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】
前記判定ベクトル算出手段は、内燃機関の運転状態に応じて予め定められた勾配を有する直線であって前記今回のプロット点を通過する直線におけるｙ軸切片を算出し、前記基準点を前記ｘｙ平面の原点とし、当該原点から前記ｙ軸切片に向かう判定ベクトルを算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項５】
爆発サイクル毎に点火或いは着火直後の各気筒のエンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報と前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報との偏差を、今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報の偏差として算出する回転数情報偏差算出手段と、
前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報の偏差をｘ座標値とし、今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報の偏差をｙ座標値として、ｘｙ平面上にエンジン回転数情報の偏差を今回のプロット点としてプロットする偏差プロット手段と、
前記ｘｙ平面上の基準点と前記今回のプロット点との距離を算出するプロット点距離算出手段と、
前記プロット点距離算出手段により算出された前記距離が、所定の判定基準値以上である場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する失火判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項６】
前記基準点は、前回のプロット点であることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項７】
前記プロット点距離算出手段は、前記基準点を前記ｘｙ平面の原点とし、当該原点と前記今回のプロット点との距離を算出、或いは、ｘ軸方向に対して当該原点から前記今回のプロット点までの距離を算出することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項８】
前記失火判定手段は、更に、前々回のプロット点および前々々回のプロット点のそれぞれのｘ座標値およびｙ座標値が共に負である場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項９】
前記失火判定手段は、所定回数に渡って前記ｘｙ平面上にプロットされた前記今回のプロット点のｘ軸方向で見た場合の頻度分布がｘ軸方向に対して所定の基準以上に扁平度が高いと認められる場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていると判定することを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項１０】
爆発サイクル毎に点火或いは着火直後の各気筒のエンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｘ座標値とし、前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｙ座標値とし、前々回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｚ座標値として、ｘｙｚ空間上にエンジン回転数情報を今回のプロット点としてプロットする回転数情報プロット手段と、
前記今回のプロット点と直線ｘ＝ｙ＝ｚとの距離を算出するプロット点距離算出手段と、
前記プロット点距離算出手段により算出された前記距離が所定の判定基準値以上であって、前記今回のプロット点が当該直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｙｚ平面側に位置している場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する第１の判定手段、および、前記距離が所定の判定基準値以上であって、前記今回のプロット点が当該直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｘｚ平面側に位置している場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する第２の判定手段の少なくとも１つを含む失火判定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項１１】
前記失火判定手段は、前記第１の判定手段と前記第２の判定手段の双方を含むものであり、所定の爆発サイクルにおいて前記第１の判定手段によって前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定され、かつ、その次の爆発サイクルにおいて前記第２の判定手段によって前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定された場合に、当該爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項１２】
前記第１の判定手段は、前記今回のプロット点から直線ｘ＝ｙ＝ｚに下ろした垂線と当該直線ｘ＝ｙ＝ｚとの交点を算出し、当該交点が原点であって、ｘｙ平面と平行かつ当該直線ｘ＝ｙ＝ｚと直交する軸をｘ２軸とし、前記今回のプロット点が当該原点に対して当該ｘ２軸方向に一定以上離れている場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする請求項１０または１１記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項１３】
前記第２の判定手段は、前記今回のプロット点から直線ｘ＝ｙ＝ｚに下ろした垂線と当該直線ｘ＝ｙ＝ｚとの交点を算出し、当該交点が原点であって、ｚ軸と平行な軸をｙ２軸とし、前記今回のプロット点が当該原点に対して当該ｙ２軸方向に一定以上離れている場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか１項記載の内燃機関の失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、失火を検出し、その失火気筒を特定するための内燃機関の失火検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許第３３２４７９５号公報には、内燃機関の失火を検出する技術が開示されている。具体的には、この技術では、前回燃焼行程気筒のエンジン回転数の差分（前回燃焼行程気筒と前々回燃焼行程気筒とのエンジン回転数の差）と、今回燃焼行程気筒の差回転変化（今回燃焼行程気筒のエンジン回転数の差分と前回燃焼行程気筒のエンジン回転数の差分との差）と、前回燃焼行程気筒の差回転変化とを、失火判定のためのパラメータとして用いている。そして、上記従来の技術では、これら３つのパラメータを所定の判定しきい値とそれぞれ比較することにより、前回燃焼行程気筒に失火が生じているか否かを判定している。
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２４７９５号公報
【特許文献２】特開昭６２−１１８０３１号公報
【特許文献３】特開平２−１１２６４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、上記従来技術の失火検出手法では、失火と判定するまでに、判定しきい値との間で３回の判定を経由しなければならない。このように、上記従来技術の手法は、失火の検出時に複雑な判定処理を必要とするものであった。失火の判定処理が複雑であると、その判定処理における場合分けが複雑になってしまうため、失火の判定洩れが起こり得る。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、判定精度を良好に維持しつつ判定処理を簡素化することができ、これにより、正確かつ判定洩れのない失火検出を可能とする内燃機関の失火検出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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、爆発サイクル毎に点火或いは着火直後の各気筒のエンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｘ座標値とし、前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｙ座標値として、ｘｙ平面上にエンジン回転数情報を今回のプロット点としてプロットする回転数情報プロット手段と、
前記ｘｙ平面上の基準点から前記今回のプロット点に向かう判定ベクトルを算出する判定ベクトル算出手段と、
前記判定ベクトル算出手段により算出された前記判定ベクトルが、所定の判定基準ベクトルと同一方向であって当該判定基準ベクトル以上の大きさである場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する失火判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記基準点は、前回のプロット点であることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１の発明において、前記基準点は、前記今回のプロット点から直線ｙ＝ｘに下ろした垂線と直線ｙ＝ｘとの交点であることを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第１の発明において、前記判定ベクトル算出手段は、内燃機関の運転状態に応じて予め定められた勾配を有する直線であって前記今回のプロット点を通過する直線におけるｙ軸切片を算出し、前記基準点を前記ｘｙ平面の原点とし、当該原点から前記ｙ軸切片に向かう判定ベクトルを算出することを特徴とする。
【００１０】
また、第５の発明は、上記の目的を達成するため、爆発サイクル毎に点火或いは着火直後の各気筒のエンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報と前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報との偏差を、今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報の偏差として算出する回転数情報偏差算出手段と、
前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報の偏差をｘ座標値とし、今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報の偏差をｙ座標値として、ｘｙ平面上にエンジン回転数情報の偏差を今回のプロット点としてプロットする偏差プロット手段と、
前記ｘｙ平面上の基準点と前記今回のプロット点との距離を算出するプロット点距離算出手段と、
前記プロット点距離算出手段により算出された前記距離が、所定の判定基準値以上である場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する失火判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記基準点は、前回のプロット点であることを特徴とする。
【００１２】
また、第７の発明は、第５の発明において、前記プロット点距離算出手段は、前記基準点を前記ｘｙ平面の原点とし、当該原点と前記今回のプロット点との距離を算出、或いは、ｘ軸方向に対して当該原点から前記今回のプロット点までの距離を算出することを特徴とする。
【００１３】
また、第８の発明は、第５乃至第７の発明の何れかにおいて、前記失火判定手段は、更に、前々回のプロット点および前々々回のプロット点のそれぞれのｘ座標値およびｙ座標値が共に負である場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする。
【００１４】
また、第９の発明は、第５乃至第８の発明の何れかにおいて、前記失火判定手段は、所定回数に渡って前記ｘｙ平面上にプロットされた前記今回のプロット点のｘ軸方向で見た場合の頻度分布がｘ軸方向に対して所定の基準以上に扁平度が高いと認められる場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていると判定することを特徴とする。
【００１５】
また、第１０の発明は、上記の目的を達成するため、爆発サイクル毎に点火或いは着火直後の各気筒のエンジン回転数情報を取得する回転数情報取得手段と、
今回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｘ座標値とし、前回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｙ座標値とし、前々回の爆発気筒におけるエンジン回転数情報をｚ座標値として、ｘｙｚ空間上にエンジン回転数情報を今回のプロット点としてプロットする回転数情報プロット手段と、
前記今回のプロット点と直線ｘ＝ｙ＝ｚとの距離を算出するプロット点距離算出手段と、
前記プロット点距離算出手段により算出された前記距離が所定の判定基準値以上であって、前記今回のプロット点が当該直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｙｚ平面側に位置している場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する第１の判定手段、および、前記距離が所定の判定基準値以上であって、前記今回のプロット点が当該直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｘｚ平面側に位置している場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する第２の判定手段の少なくとも１つを含む失火判定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、第１１の発明は、第１０の発明において、前記失火判定手段は、前記第１の判定手段と前記第２の判定手段の双方を含むものであり、所定の爆発サイクルにおいて前記第１の判定手段によって前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定され、かつ、その次の爆発サイクルにおいて前記第２の判定手段によって前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定された場合に、当該爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする。
【００１７】
また、第１２の発明は、第１０または第１１の発明において、前記第１の判定手段は、前記今回のプロット点から直線ｘ＝ｙ＝ｚに下ろした垂線と当該直線ｘ＝ｙ＝ｚとの交点を算出し、当該交点が原点であって、ｘｙ平面と平行かつ当該直線ｘ＝ｙ＝ｚと直交する軸をｘ２軸とし、前記今回のプロット点が当該原点に対して当該ｘ２軸方向に一定以上離れている場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする。
【００１８】
また、第１３の発明は、第１０乃至第１２の発明の何れかにおいて、前記第２の判定手段は、前記今回のプロット点から直線ｘ＝ｙ＝ｚに下ろした垂線と当該直線ｘ＝ｙ＝ｚとの交点を算出し、当該交点が原点であって、ｚ軸と平行な軸をｙ２軸とし、前記今回のプロット点が当該原点に対して当該ｙ２軸方向に一定以上離れている場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、２つの気筒のエンジン回転数情報を１つのプロット点に含ませることができる。また、本発明によれば、ｘｙ平面上にある基準点と今回のプロット点との関係に基づいて判定ベクトルを算出することにより、この判定ベクトルに上記プロット点に含まれたエンジン回転数情報を含めさせることができる。一方、ある気筒に失火が生ずると、当該失火気筒のエンジン回転数情報が、例えばクランク角時間であれば前回の爆発気筒に比して大きくなり、例えばエンジン回転数であれば小さくなるという現象が生ずる。また、当該失火気筒の筒内ガスを排気するポンプ仕事が小さくなるため、当該失火気筒の次に爆発する気筒のエンジン回転数情報が、例えばクランク角時間であれば失火気筒に比して小さくなり、例えばエンジン回転数であれば大きくなるという現象が生ずる（以下、本欄においては、単に、「上記失火に伴う現象」と称する）。その結果、ｘｙ平面上にプロットされるプロット点は、失火の発生に関連を有する規則性を伴う分布となる。本発明によれば、そのようなプロット点のｘｙ平面上の位置を判定基準値と比較することにより、単一の失火判定パラメータ（判定ベクトル）を用いた１回の処理で失火検出を行うことができる。このため、本発明によれば、判定精度を良好に維持しつつ判定処理を簡素化することができ、これにより、正確かつ判定洩れのない失火検出が可能となる。
【００２０】
第２の発明によれば、前回のプロット点から今回のプロット点に向かう判定ベクトルが算出される。上記失火に伴う現象によれば、前回の爆発気筒に失火が生じている場合には、前回のプロット点と今回のプロット点とは、ｘｙ平面上において、直線ｙ＝ｘを挟んで分布することとなる。このため、本発明によれば、判定ベクトルの値が大きくなるため、エンジン回転数情報のばらつき（或いは分散）に対して、失火判定パラメータの値を大きくすることができ、失火の誤判定率を下げることができる。
【００２１】
第３および第４の発明によれば、今回のプロット点のみがエンジン回転数情報として使用される、つまり、２つの気筒のエンジン回転数情報に基づく判定ベクトルが算出される。このため、データ使用点数が第２の発明に比して少ないため、当該第２の発明に比して失火判定パラメータに含まれるばらつき幅が小さくでき、平均エンジン回転数の変動に強い失火判定を実現することができる。
【００２２】
第５の発明によれば、３つの気筒のエンジン回転数情報を１つのプロット点にエンジン回転数情報の偏差として含ませることができる。また、本発明によれば、ｘｙ平面上にある基準点と今回のプロット点との距離を算出することにより、この距離に上記プロット点に含まれたエンジン回転数情報を含めさせることができる。一方、上記失火に伴う現象によれば、ｘｙ平面上にプロットされるプロット点は、失火の発生に関連を有する規則性を伴う分布となる。本発明によれば、そのようなプロット点のｘｙ平面上の位置を判定基準値と比較することにより、単一の失火判定パラメータ（上記距離）を用いた１回の処理で失火検出を行うことができる。このため、本発明によれば、判定精度を良好に維持しつつ判定処理を簡素化することができ、これにより、正確かつ判定洩れのない失火検出が可能となる。
【００２３】
第６の発明によれば、前回のプロット点と今回のプロット点との距離が算出される。上記失火に伴う現象によれば、前々回の爆発気筒に失火が生じている場合には、前回のプロット点と今回のプロット点との上記距離は、ｘｙ平面上において、その他のプロット点間距離に比して大きいものとなる。このため、本発明によれば、失火判定パラメータの値を大きくすることができ、失火の誤判定率を下げることができる。
【００２４】
第７の発明によれば、今回のプロット点のみがエンジン回転数情報として使用される、つまり、３つの気筒のエンジン回転数情報に基づく距離が算出される。このため、データ使用点数が第６の発明に比して少ないため、当該第６の発明に比して失火判定パラメータに含まれるばらつき幅が小さくでき、平均エンジン回転数の変動に強い失火判定を実現することができる。
【００２５】
第８の発明によれば、上記失火に伴う現象の発生が生じている蓋然性が極めて高いという判断を行うことができ、更に高精度な失火判定が可能となる。
【００２６】
第９の発明によれば、今回のプロット点の頻度分布がｘ軸方向に対して扁平度が一定以上に高い場合に前々回の爆発気筒に失火が生じていると判定される。上記失火に伴う現象が生じた場合には、失火気筒のエンジン回転数情報のばらつき幅が他の正常に燃焼が行われる気筒に比して小さくなるという特性がある。従って、失火気筒とその次の爆発気筒とのエンジン回転数情報の偏差のばらつき幅も小さいものとなり、その結果、上記の扁平度が高くなるという傾向が生ずる。このため、本発明によれば、更に確実な失火判定が可能となる。
【００２７】
第１０の発明によれば、３つの気筒のエンジン回転数情報を１つのプロット点に含ませることができる。また、本発明によれば、今回のプロット点と直線ｘ＝ｙ＝ｚとの距離が判定基準値以上か否かを判定することにより、当該プロット点のばらつきが一定レベル以上であるか否かを判定することができる。上記失火に伴う現象によれば、前回の爆発気筒に失火が生じている場合には、今回のプロット点が直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｙｚ平面側に位置することとなり、また、前々回の爆発気筒に失火が生じている場合には、今回のプロット点が直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｘｚ平面側に位置することとなる。このため、本発明によれば、そのようなプロット点のｘｙｚ空間上の位置を判定基準値と比較することにより、単一の失火判定パラメータを用いた実質的に１回の処理で失火検出を行うことができる。このため、本発明によれば、判定精度を良好に維持しつつ判定処理を簡素化することができ、これにより、正確かつ判定洩れのない失火検出が可能となる。
【００２８】
第１１の発明によれば、連続する２つの処理サイクルにおいて同一の気筒が失火と判定された場合に、当該気筒が失火と判定されるため、更に失火判定の精度を向上させることができる。
【００２９】
第１２の発明によれば、今回のプロット点がｘ２軸方向に一定以上離れている場合に、今回のプロット点が直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｙｚ平面側に位置していることを正確に判定することができる。
【００３０】
第１３の発明によれば、今回のプロット点がｙ２軸方向に一定以上離れている場合に、今回のプロット点が直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｘｚ平面側に位置していることを正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０の構成を説明するための図である。本実施形態の内燃機関１０は、説明の便宜上、４気筒エンジンであるものとする。内燃機関１０の筒内には、その内部を往復移動するピストン１２が設けられている。また、内燃機関１０は、シリンダヘッド１４を備えている。ピストン１２とシリンダヘッド１４との間には、燃焼室１６が形成されている。燃焼室１６には、吸気通路１８および排気通路２０が連通している。
【００３２】
吸気通路１８には、スロットルバルブ２２が設けられている。スロットルバルブ２２は、アクセル開度とは独立してスロットル開度を制御することのできる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ２２の近傍には、スロットル開度ＴＡを検出するスロットルポジションセンサ２４が配置されている。スロットルバルブ２２の下流には、内燃機関１０の吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２６が配置されている。また、燃焼室１６には、点火プラグ２８が組み込まれている。
【００３３】
本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０には、スロットルポジションセンサ２４などに加え、エンジン回転数情報を計測するクランク角センサ３２（回転数情報取得手段）が接続されている。上述した燃料噴射弁２６、点火プラグ２８は、ＥＣＵ３０により制御されている。
【００３４】
［実施の形態１における具体的処理］
次に、図２および図３を参照して、本実施形態のシステムにおいて失火を検出するために用いられる具体的な処理の内容について説明する。
図２は、図１に示すＥＣＵ３０が実行するルーチンのフローチャートを示す。尚、本ルーチンは、各気筒の点火時期が到来する毎に周期的に実行されるものとする。
【００３５】
図２に示すルーチンでは、先ず、今回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎが取得される（ステップ１００）。ここでいう「クランク角時間Ｔ」とは、クランクシャフトが所定のクランク角度幅を回転するのに要する時間を意味するものとする。上述したクランク角センサ３２によれば、例えば１０°ＣＡ毎のクランク角時間Ｔを検出することができる。より具体的には、本ステップ１００では、０°ＡＴＤＣ（圧縮上死点）から２０°ＡＴＤＣまでの区間に対するクランク角時間Ｔｎが取得される。尚、今回の爆発気筒のエンジン回転数情報として取得されるクランク角時間Ｔｎは、上記の区間に対するものに限られるものではなく、点火時期から９０°ＡＴＤＣまでの特定の区間に対するもの、言い換えれば、点火或いは着火後（より好ましくはそれらの直後）のものであればよい。また、エンジン回転数情報として用いられるデータは、クランク角時間Ｔではなく、クランク角速度ωであってもよい。
【００３６】
次に、前回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎ−１および前々回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎ−２がそれぞれ読み出される（ステップ１０２）。次いで、前回のプロット点Ｐｎ−１および今回のプロット点Ｐｎが、両軸がともにクランク角時間Ｔとされたｘｙ平面（後述する図３参照）上にプロットされる（ステップ１０４）。具体的には、前回のクランク角時間Ｔｎ−１をｘ座標値とし、前々回のクランク角時間Ｔｎ−２をｙ座標値として前回のプロット点Ｐｎ−１がプロットされるとともに、今回のクランク角時間Ｔｎをｘ座標値とし、前回のクランク角時間Ｔｎ−１をｙ座標値として今回のプロット点Ｐｎがプロットされる。図３は、そのようなｘｙ平面の一例を示す図である。
【００３７】
次に、判定ベクトル（失火判定パラメータ）が算出される（ステップ１０６）。具体的には、ｘｙ平面上において、前回のプロット点Ｐｎ−１を基準点として、点Ｐｎ−１と点Ｐｎとの２点間の距離と向きが算出、すなわち、前回のプロットＰｎ−１点から今回のプロット点Ｐｎに向かう向きで判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎが算出される。より詳細に説明すると、ここで用いられる判定ベクトルの向きは、図３に示すｘｙ平面上において、直線ｙ＝ｘより下方の領域から直線ｙ＝ｘより上方の領域に向かう方向を正とし、その逆方向を負と定められたものである。
【００３８】
次に、上記ステップ１０６において算出された判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎが、所定の判定基準ベクトルと同一方向であって、当該判定基準ベクトル以上の大きさを有するか否かが判別される（ステップ１０８）。本ステップ１０６の処理で用いられる判定基準ベクトルは、何れかの気筒に失火が生じているか否かを判定するためのしきい値であり、予め実験等により求められている。尚、判定基準ベクトルの大きさは、内燃機関の運転状態や気筒数に応じて変更されるものである。つまり、エンジン回転数が高くなるほど、或いは気筒数が多い内燃機関ほど、クランク角時間Ｔのばらつきが小さくなるため、それに伴い、判定基準ベクトルの大きさも小さく設定される。
【００３９】
上記ステップ１０８において、判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎが、判定基準ベクトルと同一の向きを有し、かつ、当該判定基準ベクトル以上の大きさを有するものでないと判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了される。一方、上記ステップ１０８において、判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎが、判定基準ベクトルと同一の向きを有し、かつ、当該判定基準ベクトル以上の大きさを有すると判定された場合には、前回の爆発気筒に失火が生じたと判定される（ステップ１１０）。
【００４０】
次に、上記失火判定の回数が所定回数以上か否かが判別される（ステップ１１２）。ＥＣＵ３０は、上記ステップ１１０において失火と判定された場合に、その失火発生回数を記憶することとしている。上記ステップ１１２において、失火判定の回数が所定回数以上であると判定された場合、すなわち、失火回数が一定の頻度を超えたと認められた場合には、当該失火気筒に定常的な失火が生じていると判定される（ステップ１１４）。具体的には、本ステップ１１４では、所定の爆発回数（例えば１００回）中に所定回数（例えば３０回）の失火が生じたと判定された場合に、定常的な失火が生じていると判定される。
【００４１】
［実施の形態１の処理の利点］
次に、図４および図５を参照して、上述した図２に示すルーチンの処理の利点について説明する。
図４は、図２に示すルーチンの処理の利点を説明するための図である。より具体的には、図４（Ａ）は、例えば＃１気筒に失火が生じたとした場合に、気筒間に生ずるクランク角時間Ｔの変化の一例を示しており、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示された各気筒のクランク角時間Ｔを基礎として、上記ステップ１０４の処理を施した場合に得られるｘｙ平面を示している。尚、図４における＃１乃至＃４は、内燃機関１０が備える４つの気筒を、爆発が行われる順番で表したものである。
【００４２】
図４（Ａ）に示すように、＃１気筒に失火が生じた場合には、失火によりエンジン回転数が低下するため、＃１気筒のクランク角時間Ｔは、その前に爆発した＃４気筒のそれに比して長くなる（＃１＞＃４）という現象が生ずる。また、失火が生じた＃１気筒は、燃焼圧力が非常に小さくなる。このため、その次の行程において、当該＃１気筒の筒内ガスを排気するポンプ仕事が小さくなる。その結果、エンジン回転数が増大するため、当該＃１気筒の次の＃２気筒のクランク角時間Ｔは、＃１気筒のそれに比して非常に短くなる（＃２＜＃１）という現象が生ずる。
【００４３】
ここで、図４（Ａ）に示された各気筒のクランク角時間Ｔを、図２のルーチンの手法により、両軸をクランク角時間Ｔとしたｘｙ平面上に表すと、図４（Ｂ）に示すようになる。すなわち、＃１気筒が失火した場合には、上記の如く、クランク角時間Ｔは＃１＞＃４となるため、プロット点Ｐ＃１−＃４の座標値はｘ座標＞ｙ座標となる。つまり、プロット点Ｐ＃１−＃４は、図４（Ｂ）のｘｙ平面における直線ｙ＝ｘの下方に位置することとなる。また、クランク角時間Ｔは＃２＜＃１となるため、プロット点Ｐ＃２−＃１の座標値はｘ座標＜ｙ座標となる。つまり、プロット点Ｐ＃２−＃１は、図４（Ｂ）のｘｙ平面における直線ｙ＝ｘの上方に位置することとなる。つまり、失火に伴って図４（Ａ）に示すクランク角時間Ｔの変化が生ずると、上記ｘｙ平面上では、その失火気筒に関するクランク角時間Ｔの情報を含む２つのプロット点Ｐ（Ｐ＃１−＃４とＰ＃２−＃１）が、直線ｙ＝ｘに対して上方と下方とに分かれるという現象が確実に生ずる。
【００４４】
図５は、失火が生じていない場合と失火が生じている場合における各気筒のクランク角時間Ｔの実測値の分布を比較するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、何れの気筒にも失火が生じていない場合を示しており、図５（Ｂ）は、＃１気筒に定常的な失火が生じている場合を示している。尚、図５中に実線で示す直線は、同一気筒のクランク角時間Ｔをそれぞれｘ座標およびｙ座標とするプロット点Ｐ（例えばＰ＃２−＃１）の各々の集合に対する近似直線を示し、破線で示す直線は、直線ｙ＝ｘである。このような近似直線は、例えば最小二乗法により得ることができる。
【００４５】
クランク角時間Ｔのばらつきが各気筒間に生じていないと仮定した場合には、すべてのプロット点Ｐが直線ｙ＝ｘ上に位置することとなる。しかしながら、気筒間には燃焼のばらつきに起因するエンジン回転数のばらつき、すなわち、クランク角時間Ｔのばらつきが存在する。このため、図５（Ａ）に示すように、各気筒に対する各々のプロット点Ｐおよびそれらの近似直線は、直線ｙ＝ｘ付近の位置に規則性を有することなく分布するものとなる。
【００４６】
これに対し、＃１気筒に定常的な失火が生じている場合には、図５（Ｂ）に示すように、失火気筒（＃１）とその次の爆発気筒（＃２）との関係で定めたプロット点Ｐ＃２−＃１のみが、直線ｙ＝ｘから大きく離れて分布している。＃１気筒に失火が生じたとすると、既述した通り、失火が生じた＃１気筒のクランク角時間Ｔはその前の爆発気筒（＃４）のそれに比して長くなるとともに、その次の＃２気筒のクランク角時間Ｔは＃１気筒のそれに比して非常に短くなる。従って、＃２気筒のクランク角時間をｘ座標とされ、＃１気筒のクランク角時間Ｔをｙ座標とされたプロット点Ｐ＃２−＃１は、ｘｙ平面における直線ｙ＝ｘの上方であって直線ｙ＝ｘから大きく離れた位置に確実に分布することとなる。
【００４７】
つまり、上記図２のルーチンの処理によれば、各気筒に独立して存在する一貫性のないクランク角時間Ｔのばらつきの影響を受けることなく、失火に伴うクランク角時間Ｔの変化のみを精度良く抽出することができ、言い換えれば、失火気筒に関するデータのみを他の気筒に関するデータに対して精度良く分離することができる。
【００４８】
以上説明した本実施形態の処理において、プロット点Ｐをｘｙ平面上にプロットするということは、２つの変化量（爆発が隣接する２つの気筒のクランク角時間Ｔ）の情報を１つのプロット点Ｐに含ませることを意味する。そして、そのような２つのプロット点間で判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎを算出することは、３つの変化量を１つの失火判定パラメータに含ませることに相当する。前記の従来技術のように、複数回の判定しきい値との判定を経て失火を判定する手法では、その判定処理が複雑であるため、より具体的には、その判定処理における場合分けが複雑になるため、失火の判定洩れが起こり得る。これに対し、本実施形態の処理によれば、判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎの大きさと向きを判定基準ベクトルと比較することにより、単一の失火判定パラメータを用いた１回の処理で失火検出を行うことができる。つまり、本実施形態の処理によれば、判定精度を良好に維持しつつ判定処理を簡素化することができ、これにより、正確かつ判定洩れのない失火検出が可能となる。
【００４９】
また、上記図２のルーチンの手法は、気筒間の相対的なクランク角時間Ｔ（エンジン回転数情報）の関係に基づいて失火判定を行うものであるため、基準となるエンジン回転数情報が不要となるので、エンジン回転数が変化している場合であっても、精度の良い失火判定が可能となる。
【００５０】
また、上記図２のルーチンの処理で用いるクランク角時間Ｔのデータ点数は、今回、前回、および前々回の３点である。つまり、上記ルーチンの処理によれば、少ないデータ点数で精度良く失火検出をすることが可能となる。上記の如く、各気筒のクランク角時間Ｔは、それぞれ独立したばらつきを有している。このため、失火検出に用いるデータ点数が少ないということは、失火の判定基準値と比較される判定パラメータに付加されるばらつき幅が小さくなること、すなわち、判定精度の向上を意味する。また、データ点数が少ないと、平均エンジン回転数が変化する場合（加速中など）においても判定精度を高く維持することができる。
【００５１】
また、失火気筒のエンジン回転数（クランク角時間Ｔ）の変動（ばらつき幅）は、当該気筒では燃焼が行われないため、正常に燃焼が行われる気筒に比して小さくなるという物理的特性がある。上記図２のルーチンの処理によれば、そのようなばらつき幅の少ない失火気筒のクランク角時間Ｔと、その前後の爆発気筒のクランク角時間Ｔとを失火検出のパラメータに用いるため、失火検出の判定感度が非常に高い、すなわち、失火判定パラメータの値の大きさとそのパラメータのばらつき幅との比（Ｓ／Ｎ比）を高くすることができる（Ｎが小さくなる）。
【００５２】
また、例えば＃１気筒に失火が生じた場合には、既述した通り、クランク角時間Ｔが＃１＞＃４、および＃２＜＃１となる現象が生ずるため、プロット点Ｐ＃１−＃４は直線ｙ＝ｘの下方に位置し、その次のプロット点Ｐ＃２−＃１は直線ｙ＝ｘの上方に位置することとなる。上記図２のルーチンの手法において、これら２つのプロット点間距離、すなわち、判定ベクトルの大きさを失火判定パラメータとして用いることは、失火判定パラメータを大きくできることを意味する。これにより、失火の誤判定率を下げることできる（Ｓ／Ｎ比を高くすることができる（Ｓが大きくなる））。
【００５３】
［実施の形態１に対する変形例］
ところで、上述した実施の形態１においては、判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎを算出する際に、前回のプロット点Ｐｎ−１を本発明でいう基準点としているが、本発明の判定ベクトルを算出する手法はこれに限定されるものではない。すなわち、判定ベクトルの基準点は、例えば、今回のプロット点Ｐｎから直線ｙ＝ｘに下ろした垂線と直線ｙ＝ｘとの交点Ａ（図５（Ｂ）参照）であってもよい、つまり、判定ベクトルをＡＰｎ（図５（Ｂ）参照）として算出してもよい。このような手法によれば、前回のプロット点Ｐｎ−１を用いないため、失火判定に用いるデータ点数（クランク角時間Ｔ）は今回および前回の２点となり、上述した実施の形態１の処理に比して更に、失火判定パラメータに含まれるばらつき幅が小さく（Ｓ／Ｎ比のＮが小さく）、平均エンジン回転数の変動に強い失火判定を実現することができる。
【００５４】
また、失火判定に用いるデータ点数を２点で行うという観点においては、本発明の判定ベクトルを算出する手法は、上記のものに限らず、例えば、所定の勾配ａを有する直線であって今回のプロット点Ｐｎを通過する直線におけるｙ軸切片ｂ１を算出したうえで、判定ベクトルの基準点をｘｙ平面の原点Ｏとし、当該原点からｙ軸切片ｂ１に向かう判定ベクトルＯｂ１を算出するものであってもよい。尚、この場合の勾配ａは、内燃機関１０の運転状態に応じて、より具体的にはエンジン回転数に応じて予め定められるものである。
【００５５】
また、上述した実施の形態１においては、単位処理サイクル毎に判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎを算出し、単発的な失火を判定することとしているが、このような手法に限定されるものではなく、同一気筒のクランク角時間Ｔをそれぞれｘ座標およびｙ座標とするプロット点Ｐ（例えばＰ＃２−＃１）を、所定回数（例えば１０回）に渡ってｘｙ平面にプロットした後に、そのプロット点Ｐの集合に対する近似直線のｙ軸切片ｂ２（図５（Ｂ）参照）を算出し、ｘｙ平面の原点から当該ｙ軸切片ｂ２に向かう判定ベクトルＯｂ２（図５（Ｂ）参照）を算出するものであってもよい。
【００５６】
更に、本発明で用いられる失火判定パラメータは、上述した実施の形態１の手法、或いは上述した３つの変形例の手法で算出される判定ベクトル（Ｐｎ−１Ｐｎ、ＡＰｎ、Ｏｂ１、またはＯｂ２）に限らない。すなわち、本発明の失火判定パラメータは、判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎの場合を例にとると、今回の判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎと前回の判定ベクトルＰｎ−２Ｐｎ−１との差Ｂであってもよい。このような手法によれば、失火判定パラメータを上述した実施の形態１の手法に比して大きくできるため、失火の誤判定率を更に下げることできる。
【００５７】
そして、本発明の失火判定パラメータは、更には、上述した失火判定パラメータ（判定ベクトル（Ｐｎ−１Ｐｎ、ＡＰｎ、Ｏｂ１、またはＯｂ２）または上記の差Ｂ）を、前回以前の複数の処理サイクルにおいて平均値Ｍとして算出され、その平均値Ｍと今回の処理サイクルで算出された失火判定パラメータとの差Ｃであってもよい。具体的には、判定ベクトルＰｎ−１Ｐｎの場合を例にとると、今回の処理サイクルで算出される判定ベクトルがＰ＃１−＃４Ｐ＃２−＃１である場合に、例えば、前回以前の処理サイクルにおいて算出された判定ベクトル、すなわちＰ＃４−＃３Ｐ＃１−＃４（前回）、Ｐ＃３−＃２Ｐ＃４−＃３（前々回）、およびＰ＃２−＃１Ｐ＃３−＃２（前々々回）の平均値Ｍと、今回の処理サイクルにおいて算出された判定ベクトルＰ＃１−＃４Ｐ＃２−＃１との差Ｃを、今回の失火判定パラメータとしてもよい。
【００５８】
また、以上説明した失火判定パラメータ、すなわち、判定ベクトル（Ｐｎ−１Ｐｎ、ＡＰｎ、Ｏｂ１、またはＯｂ２）、差Ｂ、または差Ｃのいずれか１つだけでなく、複数の失火判定パラメータがそれぞれ判定基準値を上回った場合に失火と判定してもよい。
【００５９】
また、上述した実施の形態１においては、クランク角時間Ｔを、０°ＡＴＤＣ（圧縮上死点）から２０°ＡＴＤＣまでの区間に対するものとして取得しているが、本発明のエンジン回転数情報はこれに限定されるものではない。すなわち、エンジン回転数情報として用いるデータは、上記のように取得されたクランク角時間Ｔに代えて、点火直後の所定区間のクランク角時間Ｔとその９０°ＣＡ後の所定区間のクランク角時間Ｔとの差の二乗値Ｄであってもよい。この二乗値Ｄは、内燃機関１０が発生させるトルクと相関を有する値となるものである。ここで用いられる点火直後の所定区間のクランク角時間Ｔｎおよびその９０°ＣＡ後の所定区間のクランク角時間Ｔｎ'には、当該気筒の爆発によって生じたクランク角時間Ｔの同様のばらつきが含まれる。従って、このトルク相関値Ｄを用いることとすれば、これらのクランク角時間Ｔｎ、Ｔｎ'の差を求めることにより、当該爆発気筒が有するばらつきが相殺されたエンジン回転数情報を得ることができ、精度の良い失火判定が可能となる。
【００６０】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「回転数情報プロット手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第１の発明における「判定ベクトル算出手段」が、上記ステップ１０８、１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「失火判定手段」が、それぞれ実現されている。
【００６１】
実施の形態２．
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態１の装置構成を用いて、ＥＣＵ３０に図２のルーチンに代えて、図６のルーチンを実行させることにより実現されるものである。
【００６２】
［実施の形態２における具体的処理］
次に、図６および図７を参照して、本実施形態のシステムにおいて失火を検出するために用いられる具体的な処理の内容について説明する。
図６は、本実施の形態２において、失火気筒を検出すべく、ＥＣＵ３０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒の点火時期が到来する毎に周期的に実行されるものとする。また、図６において、実施の形態１における図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００６３】
図６に示すルーチンでは、先ず、今回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎが取得される（ステップ１００）。次いで、前回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎ−１、前々回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎ−２、および更にその前回（前々々回）の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎ−３がそれぞれ読み出される（ステップ１１６）。
【００６４】
次に、上記ステップ１００および１１６で取得されたそれぞれのクランク角時間Ｔを基礎として、爆発順序が隣接する２つの気筒のクランク角時間Ｔの偏差ｄＴが次の（１）式により算出される（ステップ１１８）。
ｄＴｎ＝Ｔｎ−１−Ｔｎ      ・・・（１）
具体的には、本ステップ１１８では、今回のクランク角時間偏差ｄＴｎ（＝Ｔｎ−１−Ｔｎ）、前回のクランク角時間偏差ｄＴｎ−１（＝Ｔｎ−２−Ｔｎ−１）、前々回のクランク角時間偏差ｄＴｎ−２（＝Ｔｎ−３−Ｔｎ−２）がそれぞれ取得される。
【００６５】
次に、前回のプロット点Ｑｎ−１および今回のプロット点Ｑｎが、両軸がともにクランク角時間偏差ｄＴとされたｘｙ平面（後述する図７参照）上にプロットされる（ステップ１２０）。具体的には、前々回のクランク角時間偏差ｄＴｎ−２をｘ座標とし、前回のクランク角時間偏差ｄＴｎ−１をｙ座標としてｘｙ平面上にプロット点Ｑｎ−１がプロットされるとともに、前回のクランク角時間偏差ｄＴｎ−１をｘ座標とし、今回のクランク角時間偏差ｄＴｎをｙ座標としてｘｙ平面上にプロット点Ｑｎがプロットされる。図７は、そのようなｘｙ平面の一例を示す図である。
【００６６】
次に、前回のプロット点Ｑｎ−１と今回のプロット点Ｑｎとの間でプロット点間距離Ｅ（失火判定パラメータ）が算出される（ステップ１２２）。次いで、プロット点間距離Ｅが所定の判定基準値以上か否かが判別される（ステップ１２４）。尚、ここで用いられる判定基準値は、上述した実施の形態１の判定基準ベクトルの大きさの場合と同様の手法で予め設定されたものである。
【００６７】
上記ステップ１２４において、プロット点間距離Ｅが判定基準値以上でないと判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了され、一方、プロット点間距離Ｅが判定基準値以上であると判定された場合には、次いで、前々回および前々々回のプロット点Ｑｎ−２およびプロット点Ｑｎ−３（図７参照）のｘｙ座標値が共に負であるか否かが判別される（ステップ１２６）。
【００６８】
上記ステップ１２６が不成立であると判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了され、一方、上記ステップ１２６の判定が成立する場合には、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定される（ステップ１２８）。次いで、失火回数が一定の頻度を超えたと認められた場合には（ステップ１１２）、当該失火気筒に定常的な失火が生じていると判定される（ステップ１１４）。
【００６９】
［実施の形態２の処理の利点］
次に、図８を参照して、上述した図６に示すルーチンの処理の利点について説明する。
図８は、図６に示すルーチンの処理の利点を説明するための図である。図８（Ａ）は、何れの気筒にも失火が生じていない場合を示しており、図８（Ｂ）は、＃１気筒に定常的な失火が生じている場合を示しており、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）における各種プロット点Ｑのｘ座標値（クランク角時間偏差ｄＴ）を横軸にとり、各種プロット点Ｑの頻度を縦軸にとったグラフを示している。尚、図８（Ｃ）は後述する実施の形態２に対する変形例において参照する。
【００７０】
上述した図６のルーチンの手法、すなわち、ｘ座標値およびｙ座標値を共にクランク角時間偏差ｄＴとしてプロット点Ｑをｘｙ平面にプロットする手法によれば、連続する４種類のプロット点Ｑ（Ｑｎ、Ｑｎ−１、Ｑｎ−２、Ｑｎ−３）の和はゼロとなる。つまり、この手法によれば、上記４種類のプロット点Ｑは、ｘｙ平面の原点を中心（平均値）とする規則性の伴わないばらつきを有して分布するものとなる。
【００７１】
これに対し、＃１気筒に失火が生じている場合には、図４（Ａ）を引用して既述した通り、クランク角時間Ｔの大きさが＃１＞＃４＞＃３＞＃２という関係となるため、上記図６のルーチンの処理によれば、そのような関係を有するクランク角時間Ｔを基礎として算出された偏差ｄＴをｘまたはｙ座標値として上記４種類のプロット点Ｑがｘｙ平面上にプロットされると、図８（Ｂ）に示すような規則性を伴うものとすることができる。
【００７２】
より具体的には、例えばプロット点Ｑ＃１２−＃２３は、上記図４（Ａ）の関係によれば、失火気筒（＃１）とその次の爆発気筒（＃２）とのクランク角時間偏差ｄＴ＃１２の値が、他の偏差ｄＴに比して最も大きくなる。このため、そのような偏差ｄＴの関係がｘｙ平面上に反映されると、当該最大偏差ｄＴ＃１２をｘ座標値とするプロット点Ｑ＃１２−＃２３は、その他のプロット点Ｑに比してｘ軸の正方向に最も突出した点となる。他の３種類のプロット点Ｑについても、上記図４（Ａ）の関係によれば、プロット点Ｑ＃１２−＃２３の場合と同様に、それぞれ図８（Ｂ）に示される領域に規則性を伴って分布することとなる。
【００７３】
以上説明した本実施形態の処理において、クランク角時間偏差ｄＴをｘｙ座標値としてプロット点Ｑをｘｙ平面上にプロットするということは、３つの変化量（爆発が隣接する３つの気筒のクランク角時間Ｔ）の情報を１つのプロット点Ｑに含ませることを意味する。そして、そのような２つのプロット点間でプロット点間距離Ｅを算出することは、４つの変化量を１つの失火判定パラメータに含ませることに相当する。このため、本実施形態の処理によれば、そのような情報を有する単一の失火判定パラメータを用いた１回の処理で正確かつ判定洩れのない失火検出を行うことができる。
【００７４】
また、上記図６のルーチンの処理によれば、前回のプロット点Ｑｎ−１（図８（Ｂ）の場合はＱ＃４１−＃１２）と今回のプロット点Ｑｎ（図８（Ｂ）の場合はＱ＃１２−＃２３）とのプロット点間距離Ｅｎが、その他のプロット点間距離Ｅに比して大きくなるように、データ（各気筒のエンジン回転数情報）を処理することが可能となる。このため、上記ルーチンの処理によれば、失火判定のＳ／Ｎ比を高くすることができ（Ｓが大きくなる）、前々回の気筒に失火が生じていることを精度良く判定することができる。
【００７５】
また、上記ルーチンの処理では、更に、前々回のプロット点Ｑｎ−２および前々々回のプロット点Ｑｎ−３のｘｙ座標値が共に負であるか否かを判別することとしている。プロット点間距離Ｅの判定に加え、このような処理を行うことにより、当該距離Ｅが判定基準値を上回り、かつ、プロット点Ｑｎ−２、Ｑｎ−３のｘｙ座標値が共に負である場合に、上記図４（Ａ）の関係が生じている蓋然性が極めて高いという判断を行うことができ、更に高精度な失火判定が可能となる。
【００７６】
［実施の形態２に対する変形例］
ところで、上述した実施の形態２においては、爆発順序が隣接する気筒に対する２種類のプロット点間距離Ｅを算出しているが、このような手法に限定されるものではなく、例えば、失火判定パラメータに用いる距離は、ｘｙ平面の原点と今回のプロット点Ｑｎとの距離Ｆ（図８（Ｂ）参照）として算出されるものであってもよく、或いは、ｘｙ平面の原点からｘ軸方向における今回のプロット点Ｑｎまでの距離Ｇ（図８（Ｂ）参照）であってもよい。これらの手法によれば、上述した距離Ｅを用いた手法に対して、距離の値は多少小さくなる（Ｓが小さくなる）が、データ点数は少なくなる。つまり、失火判定パラメータに含まれるばらつき幅が小さくなる（Ｎが小さくなる）ため、これらの手法によっても精度の良い失火判定が可能となる。
【００７７】
また、上記の手法に限らず、上述した距離Ｅ、距離Ｆ、または距離Ｇを用いて失火を判定するという手法を行うことにより、失火が生じているおそれがある気筒を特定したうえで、更に、その特定に用いられたプロット点Ｑを所定回数（例えば１０回程度）取得し、その結果得られた当該プロット点Ｑの頻度分布がｘ軸方向に対して所定の基準以上に扁平度が高いと判定した場合に、その特定気筒が失火していると判定してもよい。既述した通り、失火気筒のクランク角時間Ｔのばらつき幅は、正常に燃焼が行われる気筒に比して小さくなるという特性がある。従って、失火気筒とその次の爆発気筒とのクランク角時間偏差（図８の場合はｄＴ＃１２）のばらつき幅も小さいものとなる。その結果、図８（Ｃ）に示すように、横軸を図８（Ｂ）のｘ軸とすると、プロット点Ｑ＃１２−＃２３の頻度分布の扁平度が高くなるという傾向が生ずる。従って、このような手法によれば、上述した実施の形態２の手法に比して、更に確実な失火判定が可能となる。
【００７８】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１１８の処理を実行することにより前記第５の発明における「回転数情報偏差算出手段」が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第５の発明における「偏差プロット手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより前記第５の発明における「プロット点距離算出手段」が、上記ステップ１２４、１２８の処理を実行することにより前記第５の発明における「失火判定手段」が、それぞれ実現されている。
【００７９】
実施の形態３．
次に、図９乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、上述した実施の形態１の装置構成を用いて、ＥＣＵ３０に図２のルーチンに代えて、図９のルーチンを実行させることにより実現されるものである。
【００８０】
［実施の形態３における具体的処理］
次に、図９および図１０を参照して、本実施形態のシステムにおいて失火を検出するために用いられる具体的な処理の内容について説明する。図９は、本実施の形態３において、失火気筒を検出すべく、ＥＣＵ３０が実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒の点火時期が到来する毎に周期的に実行されるものとする。また、図９において、実施の形態１における図２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８１】
図９に示すルーチンでは、先ず、今回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎが取得され（ステップ１００）、次いで、前回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎ−１および前々回の爆発気筒のクランク角時間Ｔｎ−２がそれぞれ読み出される（ステップ１０２）。
【００８２】
次に、今回のクランク角時間Ｔｎ、前回のクランク角時間Ｔｎ−１、および前々回のクランク角時間Ｔｎ−２を、それぞれｘ座標値、ｙ座標値、およびｚ座標値として、今回のプロット点Ｒｎがｘｙｚ空間上にプロットされる（ステップ１３０）。図１０は、そのようなｘｙｚ空間の一例を示す図である。
【００８３】
図１０は、ｘｙｚ空間上における直線ｘ＝ｙ＝ｚの軸方向から見た図である。ここでは、図１０のｘｙｚ空間に、失火に伴う上記図４（Ａ）の関係が生じている各気筒のクランク角時間Ｔを基礎とするプロット点Ｒが所定回数に渡ってプロットされたものを例にとって説明を行うものとする。尚、図１０において、クローバー印のプロット点Ｒ＃１−＃４−＃３は、ｘ座標値を＃１気筒のクランク角時間Ｔ（今回）、ｙ座標値を＃４気筒のクランク角時間Ｔ（前回）、およびｚ座標値を＃３気筒のクランク角時間Ｔ（前々回）としてプロットされた点を示しており、その他のダイヤ印のプロット点Ｒ＃２−＃１−＃４、スペード印のプロット点Ｒ＃３−＃２−＃１、並びにハート印のプロット点Ｒ＃４−＃３−＃２についても、図１０中に示す通りであるため、その詳細な記載を省略する。
【００８４】
図９に示すルーチンでは、上記ステップ１３０において、図１０に示すようなプロット点Ｒｎがｘｙｚ空間上にプロットされると、次いで、今回のプロット点Ｒｎと直線ｘ＝ｙ＝ｚとの最短距離Ｈが算出される（ステップ１３２）。具体的には、この距離Ｈは、今回のプロット点Ｒｎから直線ｘ＝ｙ＝ｚに下ろした垂線の長さとして算出することができる。次いで、上記距離Ｈが所定の判定基準値以上か否かが判別される（ステップ１３４）。尚、ここで用いられる判定基準値は、上述した実施の形態１の判定基準ベクトルの大きさの場合と同様の手法で予め設定されたものである。
【００８５】
上記ステップ１３４において、距離Ｈが判定基準値以上でないと判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了され、一方、距離Ｈが判定基準値以上であると判定された場合には、次いで、今回のプロット点Ｒｎが、直線ｘ＝ｙ＝ｚとｙ軸とｚ軸とに囲まれた空間内に位置しているか否かが判別される（ステップ１３６）。
【００８６】
上記ステップ１３６において、今回のプロット点Ｒｎが当該空間内に位置していると判定された場合（図１０におけるダイヤ印のプロット点Ｒ＃２−＃１−＃４の場合）、すなわち、今回のプロット点Ｒｎが直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｙｚ平面側に位置していると判定された場合には、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定される（ステップ１３８）。一方、上記ステップ１３６において、今回のプロット点Ｒｎが当該空間内に位置していないと判定された場合には、次いで、今回のプロット点Ｒｎが、直線ｘ＝ｙ＝ｚとｘ軸とｚ軸とに囲まれた空間内に位置しているか否かが判定される（ステップ１４０）。
【００８７】
上記ステップ１４０において、今回のプロット点Ｒｎが当該空間内に位置していると判定された場合（図１０におけるスペード印のプロット点Ｒ＃３−＃２−＃１の場合）、すなわち、今回のプロット点Ｒｎが直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｘｚ平面側に位置していると判定された場合には、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定される（ステップ１４２）。
【００８８】
［実施の形態３の処理の利点］
次に、上記図１０を参照して、上述した図９に示すルーチンの処理の利点について説明する。
クランク角時間Ｔのばらつきが各気筒間に生じていないと仮定した場合には、図１０におけるｘｙｚ空間上にプロットされるすべてのプロット点Ｒは、直線ｘ＝ｙ＝ｚ上に位置することとなる。言い換えれば、各種のプロット点Ｒが図１０に示されるように直線ｘ＝ｙ＝ｚと離れて分布していることは、それら各種のプロット点Ｒの基礎となる３つのクランク角時間Ｔの間でばらつきが存在していることを示している。
【００８９】
図１０中の４種類のプロット点Ｒは、上記の如く、失火に伴う上記図４（Ａ）のクランク角時間Ｔの関係に基づいてプロットされたものである。上記図９のルーチンの処理によれば、これらの４種類のプロット点Ｒを、図１０に示すような規則性を伴ってｘｙｚ空間上に分布させることができる。より具体的には、上記図４（Ａ）の関係によれば、ダイヤ印のプロット点Ｒ＃２−＃１−＃４は、ｘ座標値が小さく、かつ、ｙ座標値が大きい値となるため、直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｙｚ平面側に大きく離れた位置であって、ｙ軸の正方向に大きく離れた位置に分布することとなる。このため、上記ルーチンの処理によれば、ダイヤ印のプロット点Ｒ＃２−＃１−＃４と直線ｘ＝ｙ＝ｚとの距離Ｈが判定基準値以上と判定された場合には、＃１気筒、すなわち、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判別することができる。
【００９０】
また、スペード印のプロット点Ｒ＃３−＃２−＃１は、ｙ座標値が小さく、かつ、ｚ座標値が大きい値となるため、直線ｘ＝ｙ＝ｚに対してｘｚ平面側に大きく離れた位置であって、ｚ軸の正方向に大きく離れて位置に分布することとなる。このため、上記ルーチンの処理によれば、スペード印のプロット点Ｒ＃３−＃２−＃１と直線ｘ＝ｙ＝ｚとの距離Ｈが判定基準値以上と判定された場合には、＃１気筒、すなわち、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判別することができる。
【００９１】
以上説明した本実施形態のルーチンの処理において、プロット点Ｒをｘｙｚ空間上にプロットしたうえで、直線ｘ＝ｙ＝ｚとの間で距離Ｈを算出することは、３つの変化量（爆発が隣接する３つの気筒のクランク角時間Ｔ）の情報を１つの失火判定パラメータに含ませることに相当する。このため、本実施形態の処理によれば、単一の失火判定パラメータを用いた実質的に１回の判定処理で正確かつ判定洩れのない失火検出を行うことができる。また、上記ルーチンの処理によれば、ＥＣＵ３０が行う１回の処理サイクル中に、失火が生じていた気筒が前回のものであったか或いは前々回のものであったかを判定することが可能となる。
【００９２】
［実施の形態３に対する変形例］
ところで、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ３０が行う処理サイクル毎に、失火が生じていた気筒が前回のものであったか或いは前々回のものであったかを判定しているが、このような手法に限らない。すなわち、例えば、ある処理サイクルにおいて前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定した後に、その次の処理サイクルにおいて前々回の爆発気筒に失火が生じていたか否かを判定することとしてもよい。このような処理によれば、連続する２つの処理サイクルにおいて同一の気筒が失火と判定された場合に、当該気筒が失火と判定されるため、上述した実施の形態３の手法に比して更に失火判定の精度を向上させることができる。
【００９３】
また、上述した実施の形態３の手法に限らず、次の図１１を参照して説明する手法であってもよい。図１１は、本発明の実施の形態３の失火検出手法の変形例を説明するための図である。尚、図１１は、ｘｙｚ空間上における直線ｘ＝ｙ＝ｚの軸方向から見た図である。図１１の手法では、ｘｙｚ空間内にプロット点Ｒをプロットした後に、当該プロット点Ｒから直線ｘ＝ｙ＝ｚに下ろした垂線と直線ｘ＝ｙ＝ｚとの交点Ｉを算出する。次に、交点Ｉが原点であって、ｘｙ平面と平行かつ直線ｘ＝ｙ＝ｚとの直交する軸をｘ２軸とし、ｚ軸と平行な軸をｙ２軸とするｘ２ｙ２平面をｘｙｚ空間上に作成する。そして、当該プロット点Ｒが原点Ｉに対してｘ２軸方向に一定以上（図１１中の直線α以上）離れている場合に、前回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する。また、当該プロット点Ｒが原点Ｉに対してｙ２軸方向に一定以上（図１１中の直線β以上）離れている場合に、前々回の爆発気筒に失火が生じていたと判定する。
【００９４】
また、上述した実施の形態３の手法および上記変形例の手法では、各座標値としてクランク角時間Ｔを用いているが、これに限らず、クランク角時間偏差ｄＴを用いるものであってもよい。
【００９５】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ３０が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第１０の発明における「回転数情報プロット手段」が、上記ステップ１３２の処理を実行することにより前記第１０の発明における「プロット点距離算出手段」が、上記ステップ１３４、１３６、１３８の処理を実行することにより前記第１０の発明における「第１の判定手段」が、上記ステップ１３４、１４０、１４２の処理を実行することにより前記第１０の発明における「第２の判定手段」が、上記ステップ１３４〜１４２の処理を実行することにより前記第１０の発明における「失火判定手段」が、それぞれ実現されている。
【００９６】
尚、本明細書中の説明では、本発明を内燃機関の失火検出に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃焼不安定気筒の判別に適用することも可能なものである。また、以上の説明では、火花点火式の内燃機関への適用例を示したが、これに限らず、例えばディーゼルエンジンなどの自着火式の内燃機関に対しても、本発明の手法は適用可能である。また、本発明の手法において、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸等は、直交座標系におけるそれぞれの軸を単に例示したものであり、例えばｘ軸とｙ軸を逆にして本発明の処理を行うこと等が上述した本発明の処理に対して何ら本質的な差を与えるものではないということは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態１の内燃機関の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において用いられるｘｙ平面の一例を示す図である。
【図４】図２に示すルーチンの処理の利点を説明するための図である。
【図５】失火が生じていない場合と失火が生じている場合における各気筒のクランク角時間Ｔの実測値の分布を比較するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２において用いられるｘｙ平面の一例を示す図である。
【図８】図６に示すルーチンの処理の利点を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態３において用いられるｘｙｚ空間の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３の失火検出手法の変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０  内燃機関
１６  燃焼室
２６  燃料噴射弁
２８  点火プラグ
３０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３２  クランク角センサ
【図１】
2006132334.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【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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【図１１】
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