(57)【要約】  【課題】失火判定精度の改善。  【解決手段】内燃機関の失火判定装置が、判定対象気筒の圧縮上死点である第１圧縮上死点の付近と、判定対象気筒の次に点火が行われる次回点火気筒の圧縮上死点である第２圧縮上死点の付近との間に設定される２つのクランク角度位置それぞれに対応した２つのクランク角速度を取得する角速度取得部と、２つのクランク角速度の偏差が所定の失火判定閾値以上であれば、判定対象気筒で失火が生じたと判定する失火判定部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
判定対象気筒の圧縮上死点である第１圧縮上死点の付近と、前記判定対象気筒の次に点火が行われる次回点火気筒の圧縮上死点である第２圧縮上死点の付近との間に設定される２つのクランク角度位置それぞれに対応した２つのクランク角速度を取得する角速度取得部と、
前記２つのクランク角速度の偏差と、所定の失火判定閾値との比較結果に基づいて、前記判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定する失火判定部と、を備える、内燃機関の失火判定装置。
【請求項２】
エンジン回転数が低回転領域にあるか否かを判定する領域判定部を更に備え、
前記領域判定部によってエンジン回転数が前記低回転領域にあると判定されると、
前記角速度取得部は、第１クランク角度幅におけるクランク角変化率を、前記クランク角速度として取得し、
前記失火判定部は、当該２つのクランク角速度の偏差と、所定の低回転失火判定閾値との比較結果に基づいて、前記判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定し、
前記領域判定部によってエンジン回転数が前記低回転領域にないと判定されると、
前記角速度取得部は、前記第１クランク角度幅よりも長い第２クランク角度幅におけるクランク角変化率を、前記クランク角速度として取得し、
前記失火判定部は、当該２つのクランク角速度の偏差と、所定の高回転失火判定閾値との比較結果に基づいて、前記判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定する、請求項１に記載の内燃機関の失火判定装置。
【請求項３】
前記角速度取得部は、前記第１圧縮上死点以降に得られる情報に基づいて、前記クランク角速度を取得する、請求項１または２に記載の内燃機関の失火判定装置。
【請求項４】
前記２つのクランク角度位置のうち遅角側である第２クランク角度位置は、前記第２圧縮上死点の付近に設定される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置。
【請求項５】
前記２つのクランク角度位置のうち遅角側である第２クランク角度位置は、前記第１圧縮上死点と前記第２圧縮上死点との間の範囲において、前記判定対象気筒で正常燃焼が行われた場合にクランク角速度が最大化されるクランク角度位置の付近に設定される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置。
【請求項６】
前記２つのクランク角度位置のうち進角側である第１クランク角度位置は、前記第１圧縮上死点の付近に設定される、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置。
【請求項７】
前記クランク角速度は、取得可能な最小のクランク角度幅を経過するまでの前記クランク角度位置の時間変化として求められる、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置。
【請求項８】
判定対象気筒の圧縮上死点である第１圧縮上死点の付近と、前記判定対象気筒の次に点火が行われる次回点火気筒の圧縮上死点である第２圧縮上死点の付近との間に設定される２つのクランク角度位置それぞれに対応した２つのクランク角速度を取得する角速度取得工程と、
前記角速度取得工程で取得された前記２つのクランク角速度の偏差が所定の失火判定閾値以上であれば、前記判定対象気筒で失火が生じたと判定する失火判定工程と、を備える、内燃機関の失火判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の失火を判定する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本書では、「圧縮上死点（compression top dead center）」を「ＴＤＣ」と略称する場合がある。「ＴＤＣよりも前（before TDC）」を「ＢＴＤＣ」と略称し、「ＴＤＣよりも後（after TDC）」を「ＡＴＤＣ」と略称する場合がある。ＴＤＣを基準にしてθ°だけ進角されたクランク角度位置を「θ°ＢＴＤＣ」と略称し、ＴＤＣを基準にしてθ°だけ遅角されたクランク角度位置を「θ°ＡＴＤＣ」と略称する場合がある。
【０００３】
「判定対象気筒」は、失火有無の判定の対象とされた気筒である。「前回点火気筒」は、判定対象気筒の１つ前に点火が行われた気筒であり、「次回点火気筒」は、判定対象気筒の次に点火が行われる気筒である。単気筒エンジンの場合、判定対象気筒も前回点火気筒も次回点火気筒も同じ１つの気筒である。多気筒エンジンの場合、判定対象気筒は前回点火気筒と異なる気筒であり、また、判定対象気筒は次回点火気筒と異なる気筒である。
【０００４】
動力源としてエンジンを搭載した車両のなかには、失火の有無を判定する失火判定装置を備えたものがある。特許文献１の装置は、各気筒に設定された失火判定区間におけるクランク角速度を順次演算していき、クランク角速度の今回値を前回値と比較する。今回値は、判定対象気筒の失火判定区間におけるクランク角速度であり、前回値は、前回点火気筒の失火判定区間におけるクランク角速度である。今回値と前回値との差が失火判定値を超えると、判定対象気筒で失火が生じたと判定する。
【０００５】
エンジン低回転域では、失火判定区間が、判定対象気筒のＴＤＣを基準として１４５°ＡＴＤＣ〜２３５°ＡＴＤＣの角度幅に設定され、当該角度幅におけるクランク角速度が、前述の今回値として用いられる。
【０００６】
なお、前回値は、前回点火気筒のＴＤＣを基準として１４５°ＡＴＤＣ〜２３５°ＡＴＤＣの角度幅である。特許文献１では４気筒等間隔爆発エンジンへの適用が想定されているので、前回点火気筒のＴＤＣを基準とする１４５°ＡＴＤＣ〜２３５°ＡＴＤＣの角度幅は、判定対象気筒のＴＤＣを基準とする３５°ＢＴＤＣ〜５５°ＡＴＤＣの角度幅と一致する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１１２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
２３５°ＡＴＤＣは、次回点火気筒のＴＤＣを基準とする５５°ＡＴＤＣと一致し、次回点火気筒のＴＤＣからは相当遅角されている。次回点火気筒で正常燃焼が行われた場合、２３５°ＡＴＤＣでは、次回点火気筒での燃焼ガスによるピストン押下げに起因して、クランク軸が加速過程にある可能性がある。失火有無判定用のパラメータが、判定対象気筒とは別の気筒の燃焼状態の影響を受けるので、判定精度の低下を招く。
【０００９】
本発明は、失火判定精度の改善を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態に係る内燃機関の失火判定装置は、判定対象気筒の圧縮上死点である第１圧縮上死点の付近と、前記判定対象気筒の次に点火が行われる次回点火気筒の圧縮上死点である第２圧縮上死点の付近との間に設定される２つのクランク角度位置それぞれに対応した２つのクランク角速度を取得する角速度取得部と、前記２つのクランク角速度の偏差が所定の失火判定閾値以上であれば、前記判定対象気筒で失火が生じたと判定する失火判定部と、を有する。
【００１１】
前記構成によれば、判定対象気筒での失火有無を判定するために２つのクランク角速度の偏差を利用するに際し、これら２つのクランク角速度の取得点が、判定対象気筒のＴＤＣ付近と次回点火気筒のＴＤＣ付近との間に設定されている。よって、失火有無を判定するためのパラメータ（例えば、クランク角速度）に、判定対象気筒とは別の気筒の燃焼状態の影響が及ぶことを抑制できる。逆にいえば、失火有無を判定するパラメータには、判定対象気筒での燃焼状態がより強く反映される。したがって、失火対象気筒で失火が生じたか否かの判定精度が改善される。
【００１２】
エンジン回転数が低回転領域にあるか否かを判定する領域判定部を更に備え、前記領域判定部によってエンジン回転数が前記低回転領域にあると判定されると、前記角速度取得部は、第１クランク角度幅におけるクランク角変化率を、前記クランク角速度として取得し、前記失火判定部は、当該２つのクランク角速度の偏差が予め定める低回転失火判定閾値以上であれば、前記判定対象気筒で失火が生じたと判定し、前記領域判定部によってエンジン回転数が前記低回転領域にないと判定されると、前記角速度取得部は、前記第１クランク角度幅よりも長い第２クランク角度幅におけるクランク角変化率を、前記クランク角速度として取得し、前記失火判定部は、当該２つのクランク角速度の偏差が予め定める高回転失火判定閾値以上であれば、前記判定対象気筒で失火が生じたと判定してもよい。
【００１３】
前記角速度取得部は、前記第１圧縮上死点以降に得られる情報に基づいて、前記クランク角速度を取得してもよい。
【００１４】
前記２つのクランク角度位置のうち遅角側である第２クランク角度位置は、前記第２圧縮上死点の付近に設定されてもよい。
【００１５】
前記２つのクランク角度位置のうち遅角側である第２クランク角度位置は、前記第１圧縮上死点と前記第２圧縮上死点との間の範囲において、前記判定対象気筒で正常燃焼が行われた場合にクランク角速度が最大化されるクランク角度位置の付近に設定されてもよい。
【００１６】
前記２つのクランク角度位置のうち進角側である第１クランク角度位置は、前記第１圧縮上死点の付近に設定されてもよい。
【００１７】
前記クランク角速度は、取得可能な最小のクランク角度幅を経過するまでの前記クランク角度位置の時間変化として求められてもよい。
【００１８】
本発明の一形態に係る内燃機関の失火判定方法は、判定対象気筒の圧縮上死点である第１圧縮上死点の付近と、前記判定対象気筒の次に点火が行われる次回点火気筒の圧縮上死点である第２圧縮上死点の付近との間に設定される２つのクランク角度位置それぞれに対応した２つのクランク角速度を取得する角速度取得工程と、前記角速度取得工程で取得された前記２つのクランク角速度の偏差が所定の失火判定閾値以上であれば、前記判定対象気筒で失火が生じたと判定する失火判定工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、失火判定精度を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係るエンジンの構成を示す概念図である。
【図２】クランク角度位置と行程との関係を表すグラフである。
【図３】クランク角センサの構成図である。
【図４】第１実施形態に係る失火判定装置の構成を示す概念図である。
【図５】判定領域および低回転領域を示すグラフである。
【図６】失火判定原理の概念図である。
【図７】アイドル回転域におけるクランク角速度の時刻歴を示すグラフである。太線が失火を示し、細線が正常燃焼を示す。
【図８】アイドル回転域における第１ＴＤＣ以降の角速度偏差の時刻歴を示すグラフである。太線が失火を示し、細線が正常燃焼を示す。
【図９】第１実施形態に係る失火判定装置によって実行される失火判定方法を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態に係る低回転時第１クランク角度位置および低回転時第２クランク角度位置を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
［エンジン］
図１を参照して、内燃機関１（以下、「エンジン１」という）は１以上の気筒２を有する。図１は気筒２を１つのみ示すが、多気筒エンジンの場合、不図示の残余気筒も図示のものと同様に構成される。エンジン１は、気筒２内に往復動可能に挿入されるピストン３を有する。ピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランク軸５と連結されている。
【００２３】
エンジン１には、クランク軸５の慣性モーメントを増やすフライホイール６が設けられている。エンジン１には、クランク角度位置（クランク軸５の回転位置）を検出するクランク角センサ７が設けられている。フライホイール６およびクランク角センサ７は、図示のとおりクランク軸５に設けられていてもよい。フライホイール６は、クランク軸５と連結されたクラッチまたは発電機に内蔵されていてもよい。クランク角センサ７は、クランク軸５によって回転駆動される他の回転部材（例えば、動弁用カム軸）に設けられていてもよい。
【００２４】
一例として、燃焼室８は、ピストン３の上方に形成されている。燃焼室８は、吸気弁１０を介して吸気通路９と連通し、排気弁１２を介して排気通路１１と連通している。吸気通路９には、吸気量を調整するためのスロットル弁が設けられる。
【００２５】
エンジン１には、インジェクタ１３および点火プラグ１４が設けられている。インジェクタ１３は、吸気通路９または燃焼室８に燃料を噴射する。点火プラグ１４は、燃焼室８内で火花を発生して、燃焼室８内の混合気を点火燃焼させる。インジェクタ１３および点火プラグ１４は、電子制御ユニット２０（以下、「ＥＣＵ２０」という）によって制御される。ＥＣＵ２０は、エンジン回転数やスロットル開度といった運転状態に応じて、燃料噴射量および点火時期を設定する。インジェクタ１３の開弁期間および点火プラグ１４の動作タイミングは、設定された燃料噴射量および点火時期に従って制御される。
【００２６】
エンジン１は、車両に搭載され、車輪を回転駆動するための動力を発生する動力源としての役割を果たす。エンジン１の排気系には、排ガス浄化のための三元触媒が設けられる。しかし、エンジン１での失火が看過され続けると、未燃ガスで三元触媒が過熱され、三元触媒の浄化能力が低下していく。このような事態を未然防止すべく、車両は、エンジン１で失火が生じているか否かを判定する失火判定装置３０を搭載している。本実施形態では、失火判定装置３０が、車両に搭載されたＥＣＵ２０で実現される。
【００２７】
図２は、クランク角度位置と行程の関係を表すグラフである。エンジン１は、一例として４気筒エンジンであり、Ａ気筒５Ａ、Ｂ気筒５Ｂ、Ｃ気筒５ＣおよびＤ気筒５Ｄを有する。
【００２８】
エンジン１は、一例として４ストロークエンジンである。クランク軸５が７２０度回転する間に、各気筒５において、混合気を取り込んで圧縮して燃焼し、燃焼ガスを排出するという一連の動作、いわゆる「１エンジンサイクル」が完了する。「１エンジンサイクル」は、吸気、圧縮、燃焼および排気の４行程からなり、各行程の開始から終了までの間にクランク軸５は１８０度回転する。
【００２９】
単なる説明の便宜上、Ａ気筒５Ａが排気上死点にあるときのクランク角度位置を０度とする。クランク角度位置が１８０度のときＡ気筒５Ａは圧縮下死点にあり、クランク角度位置が３６０度のときＡ気筒５Ａは圧縮上死点にあり、クランク角度位置が５４０度のときＡ気筒５Ａは排気下死点にある。
【００３０】
エンジン１は、一例として、いわゆる「等間隔爆発エンジン」である。４気筒５Ａ−ＤのＴＤＣが、１８０度間隔で設定されている。クランク角度位置が０度のとき、Ｂ気筒５Ｂは排気下死点、Ｃ気筒５Ｃは圧縮上死点、Ｄ気筒５Ｄは圧縮下死点にある。クランク軸５が１８０度回転するたび、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ、Ｂ……の順で点火が行われる。
【００３１】
エンジン１は、一例として、バルブオーバーラップを採用している。その場合、各気筒５で、吸気弁１０の開弁時期が排気弁１２の閉弁時期よりも早く、排気上死点付近に吸排気弁１０，１２が両方開弁する期間（図２中のクロスハッチ域ＶＯＬを参照）が存在する。これにより、内部ＥＧＲ（排気再循環）が促進され、排ガス浄化や燃費向上が図られる。なお、エンジン１は、可変バルブタイミングを採用していてもよい。
【００３２】
［クランク角センサ］
図２の横軸に付された目盛は、クランク角センサ７（図１および３参照）によって検出されるクランク角度位置の一例を表している。本実施形態では、クランク角センサ７が、クランク角度位置を連続量ではなく離散量として検出する。隣接する２目盛によって定義されるクランク角度幅は、失火判定装置３０が取得可能な最小の角度幅、すなわち、クランク角センサ７の検出分解能φｒを表す。検出分解能φｒは、連続する２ＴＤＣ間のクランク角度幅（本例は１８０度）の約数に設定されてもよい。本実施形態では、検出分解能φｒが１５度であり、クランク角センサ７は、各気筒５のＴＤＣ付近で、１０°ＢＴＤＣおよび５°ＡＴＤＣを検出する。ただし、検出分解能φｒは１５度に限られない。
【００３３】
なお、本実施形態では、エンジン１が４気筒４ストローク等間隔爆発エンジンであるので、Ａ気筒５ＡのＴＤＣを基準とする「１７０°ＡＴＤＣ」は、Ａ気筒５Ａの次に点火が行われるＢ気筒５ＢのＴＤＣを基準とする「１０°ＢＴＤＣ」に相当する。Ａ気筒５ＡのＴＤＣを基準とする「１８５°ＡＴＤＣ」は、Ｂ気筒５ＢのＴＤＣを基準とする「５°ＡＴＤＣ」に相当する。
【００３４】
図３に示すように、クランク角センサ７は、クランク軸５上に取り付けられたロータ１５とクランク軸５の径方向に対向している。ロータ１５は軸方向に見て歯車状に形成されている。ロータ１５は、その外縁部に、検出分解能φｒに相当するクランク角度幅をおいて周方向に等間隔に並んだ複数の歯１５ａを有する。ただし、複数の歯１５ａは全周に亘って設けられておらず、ロータ１５の一部区域に歯１５ａのない欠け歯部１５ｂが設けられている。クランク軸５が回転している間、クランク角センサ７は、歯１５ａの端面（歯先面）と対向するとクランク角信号を出力し、隣接２歯１５ａ，１５ａ間の凹面（歯元面）と対向するとクランク角信号の出力を停止する。クランク角センサ７は、クランク軸５が検出分解能φｒに相当する所定クランク角度幅だけ回転するたび、パルス状にクランク角信号を出力する。なお、欠け歯部１５ｂの存在により、ＥＣＵ２０は、クランク軸５の基準角度を把握でき、また、クランク軸５が基準角度からどれだけ回転したのかを把握できる。
【００３５】
［Ｎｅ演算、点火時期設定］
図４に示すように、クランク角センサ７からのクランク角信号は、ＥＣＵ２０あるいは失火判定装置３０に出力される。ＥＣＵ２０は、エンジン回転数演算部２１および点火時期設定部２２を有する。
【００３６】
エンジン回転数演算部２１は、クランク角センサ７から出力されたクランク角信号に基づいてエンジン回転数[rpm]を求める。エンジン回転数演算部２１は、エンジン回転数を演算するために予め定められたクランク角度幅（例えば、３６０度）を、クランク軸５が当該クランク角度幅だけ回転するのに要した時間（ＥＣＵ２０の内部クロックによって計測可能）で除算することで、エンジン回転数の数値を取得する。エンジン回転数取得のための演算は、予め定められた周期（例えば、5ms）おきに行われる。
【００３７】
点火時期設定部２２は、エンジン回転数演算部２１で求められたエンジン回転数、およびその他の運転状態（例えば、スロットル開度）に基づいて、点火時期を設定する。点火時期は、ＴＤＣと必ずしも一致しないが、ＴＤＣ付近のクランク角度位置に設定される。なお、点火時期は、エンジン回転数およびその他の運転状態に応じて変化する。
【００３８】
［失火判定装置］
失火判定装置３０は、領域判定部３１、角速度取得部３２、および失火判定部３３を備える。失火有無の判定は、判定対象気筒を順繰りに変えながら、４気筒５Ａ−Ｄのいずれに対しても実行される。
【００３９】
角速度取得部３２は、判定対象気筒のＴＤＣである第１ＴＤＣ付近と、次回点火気筒のＴＤＣである第２ＴＤＣ付近との間に設定される２つのクランク角度位置φ１，φ２それぞれに対応した２つのクランク角速度ω１，ω２を取得する。例えば、Ａ気筒５Ａが判定対象気筒であれば、Ｂ気筒５Ｂが次回点火気筒であり、２つのクランク角度位置φ１，φ２はＡ気筒５ＡのＴＤＣ付近とＢ気筒５ＢのＴＤＣ付近との間に設定される。Ｂ気筒５Ｂが判定対象気筒であれば、Ｃ気筒５Ｃが次回点火気筒である。
【００４０】
別の言い方では、角速度取得部３２は、判定対象気筒の点火時期である第１点火時期と、次回点火気筒の点火時期である第２点火時期との間に設定される２つのクランク角度位置φ１，φ２それぞれに対応した２つのクランク角速度ω１，ω２を取得する。
【００４１】
以下、２つのクランク角度位置φ１，φ２のうち進角側を「第１クランク角度位置φ１」といい、遅角側を「第２クランク角度位置φ２」という。第１クランク角度位置φ１に対応する角速度を「第１クランク角速度ω１」といい、第２クランク角度位置φ２に対応する角速度を「第２クランク角速度ω２」という。
【００４２】
失火判定部３３は、角速度取得部３２によって取得された２つのクランク角速度ω１，ω２の偏差Δωを所定の失火判定閾値ＴＨと比較する。失火判定部３３は、この比較結果に基づいて、判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定する。後に説明するとおり、判定対象気筒で失火が生じれば、第２クランク角速度ω２が第１クランク角速度ω１に比して小さくなる。
【００４３】
一例として、２つのクランク角速度ω１，ω２の偏差Δωは、第１クランク角速度ω１から第２クランク角速度ω２を減算した値として求められる（Δω＝ω１−ω２）。この場合、失火が生じると偏差Δωは正値をとる。これに付随して、失火判定閾値ＴＨも正値に設定され、失火判定部３３は、正値の偏差Δωが正値の失火判定閾値ＴＨ以上であれば、判定対象気筒で失火が生じたと判定する。失火判定閾値ＴＨは、実験によって失火状態を再現することによって事前に（失火判定装置３０の設計段階で）得ることができ、失火判定装置３０に予め設定される。
【００４４】
領域判定部３１は、エンジン１の運転状態が判定領域Ａ１（図５を参照）内に属するか否かを判定する。エンジン１の運転状態が判定領域Ａ１内にあれば、失火有無の判定を行うべく、角速度取得部３２および失火判定部３３が上記および下記のとおり作動する。
【００４５】
図５に示すように、判定領域Ａ１は、一例として、エンジン回転数および負荷によって定義され、エンジン回転数を横軸にとり負荷を縦軸にとった座標系において平面で表現される。
【００４６】
一例として、判定領域Ａ１は、上記座標系内で右肩上がりに延びる線ＬＡによって画定され、当該線ＬＡよりも上方に形成されている。線ＬＡの全部または一部が、いわゆるポジティブトルクライン（エンジン１と駆動輪との間に介在する変速機がニュートラルの状態におけるエンジン回転数と負荷との対応を表す曲線）であってもよい。
【００４７】
判定領域Ａ１は、エンジン回転数が所定回転数ＮＬ以下の低回転領域Ａ２（図５のクロスハッチ領域）と、それ以外の領域Ａ３、少なくともこれら２つの領域Ａ２，Ａ３に細分されている。領域判定部３１は、エンジン回転数演算部２１によって求められたエンジン回転数が低回転領域Ａ２にあるか否かを判定する。低回転領域Ａ２は、所定負荷ＬＬ以下の低負荷域を兼ねてもよい。本例に係る領域Ａ２は、低回転かつ低負荷の領域である。
【００４８】
失火判定装置３０は、領域判定部３１による領域判定処理のため、エンジン１の負荷、またはこれと相関するパラメータを検出するセンサと接続される。負荷は、吸気通路９を構成する吸気管の内圧（負圧）で代替可能であるので、このようなセンサの一好適例として、吸気管の内圧を検出する吸気圧センサ１６（図１を参照）を挙げることができる。
【００４９】
図６は、失火判定装置３０における失火判定の基本原理を示す概念図である。図６の細線は、正常燃焼が行われた場合のクランク角速度の時刻歴を概念的に示す。正常燃焼が継続している場合、或る一つ気筒のＴＤＣ付近からクランク角速度は上昇していき、その後に下降していく。次の気筒のＴＤＣ付近以降、クランク角速度は同じように推移する。
【００５０】
図６の太線は、失火が生じた場合のクランク角速度の時刻歴を概念的に示す。失火が生じると、失火を生じた気筒のＴＤＣ付近以降、クランク角速度は下降していく。次の気筒で正常燃焼が行われれば、下降されたクランク角速度が再び上昇し始める。エンジン１の低回転域でも高回転域でも、このような傾向が現れる。
【００５１】
そのため、本実施形態の失火判定装置３０は、或る気筒のＴＤＣ付近と、その次に点火が行われる気筒のＴＤＣ付近との間で取得された２つのクランク角速度の偏差を求め、その偏差が閾値を超えるときに失火が生じているものと捉える。しかし、図７からわかるとおり、低回転域では閾値を適切に設定することが難しい。
【００５２】
図７は、本件発明者によって得られた実験データであって、エンジン１が低回転領域Ａ２の一例としてのアイドル回転域にあるときのクランク角速度の時刻歴の実験データを示す。細線は正常燃焼時を示し、太線は失火時を示す。
【００５３】
低回転領域Ａ２では、クランク角速度が大きくバラつきやすい。特に、車両が自動二輪車のような鞍乗型車両であると、バラつきは顕著である。鞍乗型車両のように小型軽量の車両では、アクセルレスポンスが重要視され、フライホイール６（図１を参照）が軽量である。すなわち、小型軽量の車両に搭載される駆動系は、クランク軸５の慣性モーメントが小さくなるように、あるいは、小さなトルクでクランク軸５の角加速度ひいては角速度を変えることができるように、チューニングされる。
【００５４】
エンジン１がバルブオーバーラップを採用している場合、低回転領域Ａ２（特に、そのうちの低負荷域）では、内部ＥＧＲの効果がエンジン出力トルクに及ぼす影響が大きくなる一方で、内部ＥＧＲの効果としてのトルク上昇幅には行程毎のバラつきがある。よって、低回転領域Ａ２では、正常燃焼が継続していても、内部ＥＧＲの影響により、（小トルクでクランク角速度が変わりやすいという事情も相俟って、）クランク角速度のバラつきが大きい。
【００５５】
自動二輪車のような小型軽量の車両では、ポジティブトルクラインが低負荷で推移するので、加速に必要なトルクが小さくて済む。低回転領域Ａ２では、ポジティブトルクラインが特に低い負荷域で推移する。そのため、低回転領域Ａ２、特にそのうちの低負荷域では、混合気が正常に燃焼してクランク軸５にトルクを与えることができた燃焼行程と、失火が生じてクランク軸５にトルクを与えることができなかった燃焼行程との間で、クランク角加速度ひいてはエンジン回転数に大きな差が現れにくい。
【００５６】
このように、正常燃焼時でさえもエンジン回転数が安定しない点、正常燃焼時と失火時とでエンジン回転数に顕著な差が出ない点に照らして、低回転領域Ａ２、特にそのうちの低負荷域では、失火有無の判定が更に困難となる。そのため、正常燃焼と失火とを峻別するための閾値の適切な設定が困難である。
【００５７】
図７を参照して更に具体的に説明すると、例えば５°ＡＴＤＣ直後のクランク角度位置では、正常燃焼時のクランク角速度（最小値をとる線１２を参照）が、失火時のクランク角速度（最大値をとる線２０を参照）よりも小さくなることがある。５°ＡＴＤＣ直前のクランク角度位置でも、正常燃焼時のクランク角速度（最小値をとる線１２を参照）が、失火時のクランク角速度（最大値をとる線２０を参照）に対してさほど大きくならないことがある。このため、正常燃焼と失火とを峻別する閾値を適切に設定することが難しく、誤判定を招きやすい。
【００５８】
一方、失火時の時刻歴を示す複数の細線は、失火を生じた気筒のＴＤＣから次に点火が行われる気筒のＴＤＣとの間で、座標系の縦軸方向に略平行である。すなわち、失火を生じた気筒のＴＤＣにおけるクランク角速度が違っていても、それ以降の時間経過に対するクランク角速度の変化の傾向は略同じである。
【００５９】
そこで図８に示すように、或る気筒で失火が生じた場合、失火を生じた気筒のＴＤＣにおけるクランク角速度からのクランク角速度の変化量（角速度偏差）は、失火を生じた気筒のＴＤＣにおけるクランク角速度の大きさに関わらず、それ以降は略同様に推移する。つまり、時間を横軸にとり角速度偏差を縦軸にとった座標系において、角速度偏差の時刻歴を表す線図は、失火を生じた気筒のＴＤＣにおけるクランク角速度の大きさに関わらず、略重なるように推移し、高い同一性を示す。
【００６０】
正常燃焼時の角速度偏差の時刻歴を表す線図は、上記のとおり内部ＥＧＲの影響によるバラつきのため、失火時と比べて同一性が低い。しかし、正常燃焼時の角速度偏差は、失火時の角速度偏差よりも比較的高い値を示し、特に、失火が生じた気筒の次に点火が行われる気筒のＴＤＣの付近では、正常燃焼時の角速度偏差が失火時の角速度偏差を下回ることがない。
【００６１】
ここで、図７の縦軸に表された「クランク角速度」は、「瞬時角速度」である。本実施形態において、「瞬時角速度」は、クランク角センサ７の検出分解能φｒに相当するクランク角度幅（一例として、図３に示す１５度）を、当該クランク角度幅だけクランク軸５が回転するのに要した時間で除算することによって得られた、クランク軸５の角速度である。図８の縦軸に表された「角速度偏差」も、瞬時角速度の変化量である。
【００６２】
［低回転／高回転角速度取得部、低回転／高回転失火判定部］
図４に戻り、上記見地を下に、角速度取得部３２は、低回転角速度取得部３２ａおよび高回転角速度取得部３２ｂを含む。失火判定部３３は、低回転失火判定部３３ａおよび高回転失火判定部３３ｂを含む。
【００６３】
領域判定部３１により運転状態が低回転領域Ａ２に属すると判定されると、低回転角速度取得部３２ａが、２つのクランク角速度を取得する。そして、低回転失火判定部３３ａが、低回転角速度取得部３２ａによって取得された２つのクランク角速度に基づいて、判定対象気筒での失火の有無を判定する。
【００６４】
領域判定部３１により運転状態が判定領域Ａ１内であって低回転領域Ａ２にない、すなわち領域Ａ３に属していると判定されると、高回転角速度取得部３２ｂによって取得されたクランク角速度に基づいて、判定対象気筒での失火の有無を判定する。
【００６５】
低回転角速度取得部３２ａは、２つのクランク角度位置φ１Ｌ，φ２Ｌそれぞれにおいて、第１クランク角度幅ΔφＬにおける時間変化率を、「クランク角速度ω１Ｌ，ω２Ｌ」として取得する。ここで、低回転角速度取得部３２ａと対応する２つのクランク角度位置（クランク角速度を取得する２点）を「低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌ」および「低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌ」という。低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌは、低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌよりも遅角側である。低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌと対応するクランク角速度を「低回転時第１クランク角速度ω１Ｌ」といい、低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌと対応するクランク角速度を「低回転時第２クランク角速度ω２Ｌ」という。
【００６６】
高回転角速度取得部３２ｂは、２つのクランク角度位置φ１Ｈ，φ２Ｈそれぞれにて、第２クランク角度幅ΔφＨにおけるクランク角度位置の時間変化率を、「クランク角速度ω１Ｈ，ω２Ｈ」として取得する。ここで、高回転角速度取得部３２ｂと対応する２つのクランク角度位置（クランク角速度を取得する２点）を、「高回転時第１クランク角度位置φ１Ｈ」および「高回転時第２クランク角度位置φ２Ｈ」という。高回転時第２クランク角度位置φ２Ｈは、高回転時第１クランク角度位置φ１Ｈよりも遅角側である。高回転時第１クランク角度位置φ１Ｈと対応するクランク角速度を「高回転時第１クランク角速度ω１Ｈ」といい、高回転時第２クランク角度位置φ２Ｈと対応するクランク角速度を「高回転時第２クランク角速度ω２Ｈ」という。
【００６７】
ここで、「或るクランク角度位置φにて或るクランク角度幅Δφにおける時間変化率を求める」という場合、クランク角度幅Δφの終点が当該クランク角度位置φに設定され、クランク角度幅Δφの始点が当該クランク角度位置φから当該クランク角度幅Δφだけ進角されたクランク角度位置に設定される。例えば、１０°ＡＴＤＣにて３０度のクランク角度幅における時間変化率を求める場合には、２０°ＢＴＤＣが当該クランク角度幅の始点に設定され、１０°ＡＴＤＣが当該クランク角度幅の終点に設定され、３０度が２０°ＢＴＤＣから１０°ＡＴＤＣになるまでに要した時間で除算される。
【００６８】
このため、第１クランク角速度ω１の演算に利用されるクランク角度幅ΔωＬの終点は、第１ＴＤＣ付近と第２ＴＤＣ付近との間に設定される一方で、当該クランク角度幅ΔωＬの始点は、第１ＴＤＣ付近と第２ＴＤＣ付近との間に設定されることもあれば、当該角度範囲を逸脱して第１ＴＤＣから進角側に離隔されたクランク角度位置に設定されることもある。第２クランク角度位置φ２は、第１クランク角度位置φ１よりも遅角側である。よって、第２クランク角速度ω２の導出に利用されるクランク角度幅ΔωＨの始点は、第１ＴＤＣ付近と第２ＴＤＣ付近との間に設定される。
【００６９】
［クランク角度幅ΔφＬ，ΔφＨ］
第１クランク角度幅ΔφＬは、第２クランク角度幅ΔφＨよりも短い。一例として、第１クランク角度幅ΔφＬは、クランク角センサ７の検出分解能φｒに相当するクランク角度幅に設定される。換言すれば、第１クランク角度幅Δφ１は、クランク角センサ７のロータ１歯分に相当するクランク角度幅に設定される。この場合、低回転角速度取得部３２ａは、２つのクランク角度位置φ１Ｌ，φ２Ｌそれぞれにおいて、「瞬時角速度」を取得することになる。一例として、第２クランク角度幅ΔφＨは、９０度（ロータ１５の６歯分に相当するクランク角度幅）に設定される。
【００７０】
［低回転時のクランク角度位置φ１Ｌ，φ２Ｌ］
本実施例では、低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌは、第１ＴＤＣの付近に設定される。低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌは、第２ＴＤＣの付近に設定される。
【００７１】
２つのクランク角度位置φ１Ｌ，φ２Ｌは、次回点火気筒での燃焼がクランク角速度に影響を及ぼす時期よりも前のクランク角度位置に設定される。「燃焼がクランク角速度に影響を及ぼす」とは、混合気の点火燃焼により生成された燃焼ガス圧がピストンの押下げに寄与し、それによりクランク軸５にトルクを与えることをいう。このトルク付与により、クランク軸５の回転は加速される。燃焼ガスがピストンの押下げに寄与し始める時期は、点火時期に応じて変わるが、次回点火気筒のＴＤＣを基準として概ね１０°ＡＴＤＣ（判定対象気筒のＴＤＣを基準として１９０°ＡＴＤＣ）である。「第２ＴＤＣの付近」とは、次回点火気筒で正常燃焼が行われたとしてもその燃焼がクランク角速度に影響を及ぼし始める前に想定される角度幅である。１０°ＡＴＤＣは、「第２ＴＤＣの付近」の遅角側限界の一好適例である。上記事情を考慮して、低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌは、次回点火気筒のＴＤＣを基準として１０°ＡＴＤＣよりも前のクランク角度位置に設定されることができ、好ましくは５°ＡＴＤＣまたはそれ以前のクランク角度位置に設定される。
【００７２】
「第２ＴＤＣの付近」の進角側限界に特に制限はない。ただし、燃焼がクランク角速度に影響を及ぼすのは点火時期以降であり、点火プラグ１４が火花を発生するよう動作してからクランク角速度に影響が及ぶまでには時間差がある。この点考慮して、「第２ＴＤＣの付近」の進角側限界は、次回点火気筒の点火時期よりも後のクランク角度幅として定義されることもできる。
【００７３】
低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌは、クランク角センサ７によって検出可能なクランク角度位置のうち、ＴＤＣまたはその直後のクランク角度位置に設定されている。本実施形態では、低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌは５°ＡＴＤＣである。本実施形態では、低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌが、判定対象気筒のＴＤＣを基準とする１８５°ＡＴＤＣである。
【００７４】
［非低回転時のクランク角度位置φ１Ｈ，φ２Ｈ］
本実施例では、高回転時第１クランク角度位置φ１Ｈは、低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌと異なる位置に設定されている。例えば、低回転時第１クランク角度位置φ１Ｌよりも前に高回転時クランク角度位置φ１Ｈは設定される。高回転時第２クランク角度位置φ２Ｈは、なるべく第２ＴＤＣの付近のクランク角度位置に設定されている。本実施形態では、高回転時第２クランク角度位置φ２Ｈは、単なる一例として、１７０°ＡＴＤＣである。第２クランク角度幅ΔφＨは、第１クランク角度幅Δφ１Ｌよりも大きければよく、一例として９０°、１８０°、３６０°などに設定される。
【００７５】
［失火判定閾値ＴＨＬ，ＴＨＨ］
低回転失火判定部３３ａは、２つのクランク角速度ω１Ｌ，ω２Ｌの偏差ΔωＬを求め、その偏差ΔωＬを低回転失火判定閾値ＴＨＬと比較する。一例として、偏差ΔωＬは、低回転時第１クランク角速度ω１Ｌから低回転時第２クランク角速度ω２Ｌを減算することによって得られ、閾値ＴＨＬは正値に設定されている。
【００７６】
低回転失火判定部３３ａは、偏差ΔωＬが当該閾値ＴＨＬ以上であれば、判定対象気筒で失火が生じたと判定する。高回転失火判定部３３ｂも、２つのクランク角速度ω１Ｈ，ω２Ｈの偏差ΔωＨを求め、その偏差ΔωＨを高回転失火判定閾値ＴＨＨと比較する。
【００７７】
一例として、偏差ΔωＨは、高回転時第１クランク角速度ω１Ｈから高回転時第２クランク角速度ω２Ｈを減算することによって得られ、閾値ＴＨＨは正値に設定されている。
【００７８】
高回転失火判定部３３ｂは、偏差ΔωＨが閾値ＴＨＨ以上であると、判定対象気筒で失火が生じたと判定する。高回転域では、回転数を維持するために必要なトルクが比較的大きくなるので、失火に起因してトルクを発生できなかった場合におけるクランク角速度の低下が、低回転域と比べて顕著になる。このため、高回転失火判定閾値ＴＨＨは、低回転失火判定閾値ＴＨＬよりも高値に設定されてもよく、そのように閾値ＴＨＨを設定しても正常燃焼と失火とを峻別可能となる。
【００７９】
［失火判定方法］
以上の機能ブロック３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂの動作および機能について、図９を参照して説明する。図９に示す処理は、エンジン１の運転状態が判定領域Ａ１内にある場合において所定のサンプリング周期（例えば、5ms）おきに繰返し実行される。まず、領域判定部３１は、エンジン１の運転状態が低回転領域Ａ２にあるか否かを判定する（Ｓ１）。
【００８０】
エンジン１の運転状態が低回転領域Ａ２にあれば（Ｓ１：ＹＥＳ）、低回転角速度取得部３２ａが、低回転時第１クランク角度位置ω１Ｌにて第１クランク角度幅ΔφＬにおけるクランク角速度、すなわち、低回転時第１クランク角速度ω１Ｌを取得する（Ｓ１１）。その後、低回転角速度取得部３２ａが、低回転時第２クランク角度位置ω２Ｌにて第１クランク角度幅ΔφＬにおけるクランク角速度、すなわち、低回転時第２クランク角速度ω２Ｌを取得する（Ｓ１２）。低回転時第１クランク角速度ω１Ｌおよび低回転時第２クランク角速度ω２Ｌはどちらも、判定対象気筒のＴＤＣである第１ＴＤＣの付近と、次回点火気筒のＴＤＣである第２ＴＤＣの付近との間に設定されている。
【００８１】
次に、低回転失火判定部３３ａが、取得された２つのクランク角速度ω１Ｌ，ω２Ｌの偏差ΔωＬを取得する（Ｓ１３）。更に、低回転失火判定部３３ａは、偏差ΔωＬを低回転失火判定閾値ＴＨＬと比較する（Ｓ１４）。偏差ΔωＬが閾値ＴＨＬ以上であれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、低回転失火判定部３３ａは、判定対象気筒で失火が生じたと判定する（Ｓ２）。偏差ΔωＬが閾値ＴＨＬ未満であれば（Ｓ１４：ＮＯ）、低回転失火判定部３３ａは、判定対象気筒で正常燃焼が行われたと判定する（Ｓ３）。
【００８２】
エンジン１の運転状態が低回転領域Ａ２になければ（Ｓ１：ＮＯ）、高回転角速度取得部３２ｂが、高回転時第１クランク角度位置ω１Ｈにて第２クランク角度幅ΔφＨにおけるクランク角速度、すなわち、高回転時第１クランク角速度ω１Ｈを取得する（Ｓ２１）。その後、高回転角速度取得部３２ｂが、高回転時第２クランク角度位置ω２Ｈにて第２クランク角度幅ΔφＨにおけるクランク角速度、すなわち、高回転時第２クランク角速度ω２Ｈを取得する（Ｓ２２）。
【００８３】
次に、高回転失火判定部３３ｂが、取得された２つのクランク角速度ω１Ｈ，ω２Ｈの偏差ΔωＨを取得する（Ｓ２３）。更に、高回転失火判定部３３ｂは、偏差ΔωＨを高回転失火判定閾値ＴＨＨと比較する（Ｓ２４）。偏差ΔωＨが閾値ＴＨＨ以上であれば（Ｓ２４：ＹＥＳ）、高回転失火判定部３３ｂは、判定対象気筒で失火が生じたと判定する（Ｓ２）。偏差ΔωＨが閾値ＴＨＨ未満であれば（Ｓ２４：ＮＯ）、高回転失火判定部３３ｂは、判定対象気筒で正常燃焼が行われたと判定する（Ｓ３）。
【００８４】
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２は、或るクランク角度位置におけるクランク角速度を取得する角速度取得工程である。Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ２３，Ｓ２４は、取得されたクランク角速度を閾値と比較し、その比較結果に基づいて判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定する失火判定工程である。
【００８５】
［作用］
上記失火判定装置３０は、角速度取得部３２と失火判定部３３とを有する。角速度取得部３２は、判定対象気筒のＴＤＣである第１ＴＤＣの付近と、判定対象気筒の次に点火が行われる次回点火気筒のＴＤＣの第２ＴＤＣの付近との間に設定される２つのクランク角度位置φ１，φ２それぞれに対応した２つのクランク角速度ω１，ω２を取得する。失火判定部３３は、取得された２つのクランク角速度ω１，ω２の偏差Δωと所定の失火判定閾値ＴＨとの比較結果に基づいて判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定する。
【００８６】
前記構成によれば、判定対象気筒での失火有無を判定するために２つのクランク角速度ω１，ω２の偏差Δωを利用するに際し、これら２つのクランク角速度ω１，ω２の取得点が、判定対象気筒のＴＤＣ付近と次回点火気筒のＴＤＣ付近との間に設定されている。よって、失火有無を判定するためのパラメータ（例えば、クランク角速度）に、判定対象気筒とは別の気筒の燃焼状態の影響が及ぶことを抑制できる。逆にいえば、失火有無を判定するパラメータには、判定対象気筒での燃焼状態がより強く反映される。したがって、失火対象気筒で失火が生じたか否かの判定精度が改善される。
【００８７】
失火判定装置３０は、エンジン回転数が低回転領域Ａ２にあるか否かを判定する領域判定部３１を更に備え、角速度取得部３２が取得部３２ａ，３２ｂを含み、失火判定部３３が判定部３３ａ，３３ｂを含む。領域判定部３１によってエンジン回転数が低回転領域Ａ２にあると判定されると、低回転角速度取得部３２ａは、第１クランク角度幅ΔφＬにおけるクランク角変化率を、クランク角速度ω１Ｌ，ω２Ｌとして取得する。低回転失火判定部３３ａは、当該２つのクランク角速度ω１Ｌ，ω２Ｌの偏差ΔωＬと、所定の低回転失火判定閾値ＴＨＬとの比較結果に基づいて、判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定する。
【００８８】
一方、領域判定部３１によってエンジン回転数が低回転領域Ａ２にないと判定されると、高回転角速度取得部３２ｂは、第１クランク角度幅ΔφＬよりも長い第２クランク角度幅ΔφＨにおけるクランク角変化率を、クランク角速度ω１Ｈ，ω２Ｈとして取得する。高回転失火判定部３３ｂは、当該２つのクランク角速度ω１Ｈ，ω２Ｈの偏差ΔωＨと、所定の高回転失火判定閾値ＴＨＨとの比較結果に基づいて、判定対象気筒で失火が生じたか否かを判定する。
【００８９】
低回転領域Ａ２では、クランク角速度ω１Ｌ，ω２Ｌの取得演算に用いるクランク角度幅ΔφＬが比較的短く設定される。これにより、判定対象気筒のＴＤＣ以前のクランク角速度のバラつきの影響を無くすことができ、失火判定精度が向上する。非低回転領域では、低回転域と比べてクランク角速度のバラつきが小さい。そのため、クランク角速度ω１Ｈ，ω２Ｈの取得演算に用いるクランク角度幅ΔφＨを長く設定したとしても、判定対象気筒のＴＤＣ以前のクランク角速度のバラつきに起因する検出精度の低下を防ぐことができる。また、高回転域では、クランク角度幅ΔφＨを長く設定することで、クランク角速度が大きくなったとしても、サンプリング時間や検出精度を過剰とせずに、低回転域と比べてクランク角速度を精度よく演算することができる。このように、低回転域および非低回転域の両方で、それぞれ精度低下に影響を及ぼす支配的な要因への対処がなされ、全域に亘って判定精度が向上する。
【００９０】
判定対象気筒で正常燃焼が行われた場合、その点火燃焼後のクランク角速度は、点火燃焼前のクランク角速度の影響を受ける。第１ＴＤＣ以前のクランク角速度が高いと、点火燃焼後のクランク角速度も高く、第１ＴＤＣ以前のクランク角速度が低いと、点火燃焼後のクランク角速度も低い。第１ＴＤＣから比較的直前の時期であれば、「第１ＴＤＣの付近」として取り扱われ得る。第１ＴＤＣの付近は、判定対象気筒の点火時期に設定されてもよいし、２０°ＢＴＤＣ以降に設定されてもよい。好ましくは第１ＴＤＣ付近として１０°ＢＴＤＣ付近に設定される。本実施形態では、第１ＴＤＣ付近に第１クランク角度位置φ１Ｌ，φ１Ｈが設定され、第２ＴＤＣ付近に第２クランク角度位置φ２Ｌ，φ２Ｈが設定されている（図２を参照）。
【００９１】
判定対象気筒の点火時期を第１点火時期、次回点火気筒の点火時期を第２点火時期という場合、第１クランク角度位置および第２クランク角度位置は、クランク角速度に次回点火気筒における燃焼の影響が及ぶ前のクランク角度位置、より具体的には、第１ＴＤＣの付近と第２ＴＤＣの付近との間に設定されている。例えば、第２ＴＤＣよりも後となる１８５°ＡＴＤＣでもよい。慣性エネルギや検出分解能の粗さの影響の他、第２ＴＤＣよりも遅れて第２点火時期が設定される場合などによって、次回点火燃焼での燃焼の影響が現れるのが遅れることがある。クランク角速度は、予め定める基準位置からのクランク角度幅を角変位するまでの時間を計測することで演算している。したがって、点火してから点火に起因してクランク角速度が変化するまでに遅れが生じる。この場合には、次回点火気筒での燃焼の影響でクランク角速度に変化が生じる時期は、第２点火時期から所定期間の遅れ時間を加えたクランク角度位置に設定されてもよい。
【００９２】
第１ＴＤＣの付近は、判定対象気筒での燃焼がクランク角速度の変化に影響を及ぼす時期（以下、「第１点火影響時期」という）よりも後に設定される。判定対象気筒で正常燃焼が行われた場合、その点火燃焼後のクランク角速度は、その点火燃焼前のクランク角速度に依存して影響を受ける。したがって、第１点火時期以前に第１ＴＤＣの付近が設定されてもよい。
【００９３】
第２クランク角度幅は、１８０°未満に設定されることが好ましい。これにより、判定対象気筒より前で行われた燃焼の影響が判定演算に用いるパラメータに及ぶのを抑制できる。
【００９４】
低回転域では、仮に判定対象気筒で正常燃焼が生じたとすればその燃焼の影響がクランク角速度に生じるであろうクランク角度位置以降に、第１クランク角度位置および第２クランク角度位置が設定される。そのため、少なくとも、低回転域では、第１点火時期以降に得られる情報に基づいて、判定対象気筒の失火の有無が判定される。高回転域では、第１点火時期以前に得られる情報、例えば、仮に判定対象気筒で正常燃焼が生じたとすればその燃焼の影響がクランク角速度に生じるであろうクランク角度位置以前に、第１クランク角度位置が設定される。
【００９５】
低回転域では、瞬時角速度を求めるためのクランク角度幅を最小幅とすることで、第１クランク角度位置と第２クランク角度位置との時間間隔を大きくとることができる。また、最小幅とすることで、第１クランク角度位置を第１ＴＤＣに近づけることができる。また、最小幅とすることで第２クランク角度位置を第２ＴＤＣに近づけることができる。このように、２つのクランク角度位置の時間を離すことで、更に失火による速度低下の影響を高めることができ、低回転域での失火判定精度を高めることができる。
【００９６】
高回転域では、第１クランク角度位置と、第２クランク角度位置との時間間隔を大きくとるために、クランク角度幅の始点を低回転域に比べて早めて、更にクランク角度幅を大きくしている。このように、２つのクランク角度位置の時間を離すことで、更に失火による速度低下の影響を高めることができ、低速度域での失火判定精度を更に高めることができる。
【００９７】
（第２実施形態）
第２実施形態は、低回転時第２クランク角度位置が第２ＴＤＣよりも前に設定されている点で、第１実施形態と相違している。以下、この点を中心にして第２実施形態について説明する。
【００９８】
図７を参照して、正常燃焼時には、クランク角速度が、正常燃焼が行われた気筒のＴＤＣと、その次に点火が行われる気筒のＴＤＣとの間の範囲内において、１４０°ＡＴＤＣ付近で最大化される。図８を参照して、この１４０°ＡＴＤＣ付近では、失火時における角速度偏差と、正常燃焼時における角速度偏差との間の乖離も最大化される。
【００９９】
図１０に示すように、本実施形態では、低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌが、１４０°ＡＴＤＣ付近に設定されている。換言すれば、低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌは、第１ＴＤＣと第２ＴＤＣとの間の範囲において、判定対象気筒で正常燃焼が行われた場合にクランク角速度が最大化されるクランク角度位置の付近に設定されている。更に別の言い方では、低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌは、第１ＴＤＣと第２ＴＤＣとの間の範囲において、判定対象気筒で正常燃焼が行われた場合における第１ＴＤＣでのクランク角速度に対する角速度偏差と、判定対象気筒で失火が生じた場合における第１ＴＤＣでのクランク角速度に対する角速度偏差との差が最大化されるクランク角度位置の付近に設定されている。
【０１００】
低回転時第２クランク角度位置φ２Ｌをこのようなクランク角度位置に設定することで、正常燃焼と失火とを峻別する閾値の設定が容易になり、失火判定精度が向上する。
【０１０１】
（変形例）
これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜変更、削除または追加可能である。
【０１０２】
例えば、上記実施形態では、低回転時に取得されるクランク角速度が「瞬時角速度」であり、この「瞬時角速度」の導出に用いるクランク角度幅は、検出分解能φｒ（ロータ１歯分の角度幅）に限定されない。低回転時に取得されるクランク角速度の導出に用いるクランク角度幅は、ロータ複数歯分の角度幅であってもよい。この場合にも、低回転時に取得されるクランク角速度の導出に用いるクランク角度幅は、高回転時に取得されるクランク角度幅の導出に用いるクランク角度幅よりも短いことが好ましい。また、複数歯分の角度幅を用いる場合にあっても、低回転時には、クランク角速度の導出に用いるクランク角度幅の始点および終点の両方が、第１ＴＤＣ付近と第２ＴＤＣ付近との間に設定されることが好ましい。高回転時には、始点と終点のいずれか一方が、第１ＴＤＣ付近と第２ＴＤＣ付近との間の範囲から離れていてもよい。
【０１０３】
高回転域では、２つのクランク角速度の偏差に基づいて失火の有無が判定されたが、そのクランク角速度の導出に、低回転域でのクランク角度幅よりも大きな角度幅を用いたクランク角速度に基づいて求めればよく、他の失火判定方法を用いてもよい。例えば、２つのクランク角速度の偏差ではなく、クランク角速度の平均値に対してクランク角速度が所定値以上低下した場合を失火判定してもよい。
【０１０４】
２つのクランク角度位置（２つのクランク角速度の取得ポイント）を、第１ＴＤＣ付近と第２ＴＤＣ付近との間に設定するとし、設定法を角度位置（ピストン位置）に基づくものとしたが、２つのクランク角度位置は点火時期に基づいて設定されてもよい。点火時期は、エンジン回転数、スロットル開度などでＴＤＣに対して前後する場合がある。前後することを考慮して、２つのクランク角度位置が設定されてもよい。点火時期が前後することを考慮せずに、点火時期が前後したとしても、判定対象気筒の燃焼の影響後で、次回点火気筒の燃焼の影響前となる時期に、２つのクランク角度位置が設定されてもよい。
【０１０５】
失火判定装置３０が判定対象とするエンジン１は、４気筒エンジンに限らない。例えば、単気筒エンジン、あるいは２気筒や３気筒などの複数気筒エンジンにも適用可能である。また、等間隔爆発エンジンに限らず、不等間隔爆発エンジンにも適用可能であり、気筒の配列は並列型でもＶ型でもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１  内燃機関
５  気筒
３０  失火判定装置
３１  領域判定部
３２  角速度取得部
３２ａ  低回転角速度取得部
３２ｂ  高回転角速度取得部
３３  失火判定部
３３ａ  低回転失火判定部
３３ｂ  高回転失火判定部
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２  角速度取得工程
Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ２３，Ｓ２４  失火判定工程
φ１  第１クランク角度位置
φ２  第２クランク角度位置
ΔφＬ  第１クランク角度幅
ΔφＨ  第２クランク角度幅
φｒ  検出分解能
ω１  第１クランク角速度
ω２  第２クランク角速度
Δω  （２つのクランク角速度の）偏差
ＴＨ  失火判定閾値
【図１】
2018076818.tif 000003
【図２】
2018076818.tif 000004
【図３】
2018076818.tif 000005
【図４】
2018076818.tif 000006
【図５】
2018076818.tif 000007
【図６】
2018076818.tif 000008
【図７】
2018076818.tif 000009
【図８】
2018076818.tif 000010
【図９】
2018076818.tif 000011
【図１０】
2018076818.tif 000012