(57)【要約】【課題】失火判定の精度の低下が抑制された失火判定装置を提供することを課題とする。【解決手段】内燃機関の複数の気筒のうち少なくとも一の前記気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に制御し、複数の前記気筒のうち残りの他の前記気筒の空燃比を前記理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御して、複数の前記気筒からの排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理の実行中であるか否かを判定する昇温判定部と、前記昇温処理の停止中での前記内燃機関の回転変動量が、第1失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定し、前記昇温処理の実行中での前記回転変動量が、前記第１失火判定値よりも大きい第２失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定する失火判定部と、を備えた内燃機関の失火判定装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の複数の気筒のうち少なくとも一の前記気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に制御し、複数の前記気筒のうち残りの他の前記気筒の空燃比を前記理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御して、複数の前記気筒からの排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理の実行中であるか否かを判定する昇温判定部と、
前記昇温処理の停止中での前記内燃機関の回転変動量が、第1失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定し、前記昇温処理の実行中での前記回転変動量が、前記第１失火判定値よりも大きい第２失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定する失火判定部と、を備えた内燃機関の失火判定装置。
【請求項２】
前記失火判定部は、前記昇温処理の実行中での前記リッチ空燃比に制御された前記気筒に対応した前記回転変動量が前記第２失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定し、前記昇温処理の実行中での前記リーン空燃比に制御された前記気筒に対応した前記回転変動量が前記第１失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定する、請求項１の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、内燃機関の失火判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理として、内燃機関の複数の気筒のうちの少なくとも一の気筒での空燃比をリッチ空燃比に制御し、残りの他の気筒での空燃比をリーン空燃比に制御することが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０５７４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような内燃機関に関して、内燃機関の回転変動量に基づいて、失火が発生しているか否かを判定する失火判定装置が知られている。ここで、上述の昇温処理の実行中では、気筒間の空燃比が意図的に異なるように制御されているため、回転変動量は増大する。このため、昇温処理の実行中に失火判定がなされると、内燃機関が正常であるにも関わらずに、回転変動量が大きいとして失火が発生しているものと誤判定がなされる可能性がある。このようにして、失火判定の精度が低下する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、失火判定の精度の低下が抑制された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】
【０００６】
上記目的は、内燃機関の複数の気筒のうち少なくとも一の前記気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に制御し、複数の前記気筒のうち残りの他の前記気筒の空燃比を前記理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御して、複数の前記気筒からの排気を浄化する触媒を昇温させる昇温処理の実行中であるか否かを判定する昇温判定部と、前記昇温処理の停止中での前記内燃機関の回転変動量が、第1失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定し、前記昇温処理の実行中での前記回転変動量が、前記第１失火判定値よりも大きい第２失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定する失火判定部と、を備えた内燃機関の失火判定装置によって達成できる。
【０００７】
昇温処理の実行中での回転変動量は、第１失火判定値よりも大きい第２失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生が判定されるため、正常状態であっても回転変動が増大する昇温処理の実行中において、失火が発生したものとの誤判定を抑制できる。これにより、失火判定の精度の低下が抑制される。
【０００８】
前記失火判定部は、前記昇温処理の実行中での前記リッチ空燃比に制御された前記気筒に対応した前記回転変動量が前記第２失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定し、前記昇温処理の実行中での前記リーン空燃比に制御された前記気筒に対応した前記回転変動量が前記第１失火判定値よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定する、構成であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、失火判定の精度の低下が抑制された内燃機関の失火判定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、エンジンシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、ＥＣＵが実行する失火判定値変更処理の一例を示したフローチャートである。
【図３】図３は、昇温処理の実行に伴う失火判定値の切り替えを示したタイミングチャートの一例である。
【図４】図４は、増減割合に応じた判定値を規定したマップの一例である。
【図５】図５は、失火判定値変更処理の変形例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、エンジンシステム１の概略構成図である。エンジン２０は、ピストン２４が収納されたシリンダブロック２１上に設置されたシリンダヘッド２２内の燃焼室２３の内で混合気を燃焼させて、ピストン２４を往復動させる。ピストン２４の往復動は、クランクシャフト２６の回転運動に変換される。また、エンジン２０は直列４気筒エンジンであるが、複数の気筒を有していればこれに限定されない。
【００１２】
エンジン２０のシリンダヘッド２２には、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごとに設けられている。また、シリンダヘッド２２の頂部には、燃焼室２３内の混合気に点火するための点火プラグ２７が気筒ごとに取り付けられている。
【００１３】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介してサージタンク１８に接続されている。サージタンク１８の上流側には吸気管１０が接続されており、吸気管１０の上流端にはエアクリーナ１９が設けられている。そして吸気管１０には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１５と、電子制御式のスロットルバルブ１３とが設けられている。
【００１４】
また、各気筒の吸気ポートには、燃料を吸気ポート内に噴射する燃料噴射弁１２が設置されている。燃料噴射弁１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁Ｖｉの開弁時に燃焼室２３に吸入され、ピストン２４で圧縮され、点火プラグ２７で点火燃焼させられる。尚、吸気ポート内に燃料を噴射する燃料噴射弁１２の代わりに、気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を設けてもよいし、吸気ポート内及び気筒内にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁の双方を備えていてもよい。
【００１５】
一方、各気筒の排気ポートは気筒毎の枝管を介して排気管３０に接続されている。排気管３０には、三元触媒３１が設けられている。三元触媒３１は、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを浄化する。三元触媒３１は、例えば、コージェライト等の基材、特にはハニカム基材上に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の触媒担体と、当該触媒担体上に担持された白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属とを含む１つ又は複数の触媒層を形成したものである。三元触媒３１は、エンジン２０が有する複数の気筒から排出された排気を浄化する触媒の一例であって、酸化触媒や、酸化触媒でコートされたガソリンパティキュレートフィルターであってもよい。
【００１６】
三元触媒３１の上流側には、排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ３３が設置されている。空燃比センサ３３は、いわゆる広域空燃比センサであり、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能で、その空燃比に比例した値の信号を出力する。
【００１７】
エンジンシステム１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによりエンジン２０を制御する。またＥＣＵ５０は、エンジン２０の異常を診断する失火判定装置であり、後述する失火判定値変更処理を実行する。失火判定値変更処理は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭにより機能的に実現される、昇温判定部及び失火判定部により実現される。詳しくは後述する。
【００１８】
ＥＣＵ５０には、上述の点火プラグ２７、スロットルバルブ１３及び燃料噴射弁１２等が電気的に接続されている。またＥＣＵ５０には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１１、スロットルバルブ１３のスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１４、吸入空気量を検出するエアフローメータ１５、空燃比センサ３３、クランクシャフト２６のクランク角を検出するクランク角センサ２５、エンジン２０の冷却水の温度を検出する水温センサ２９や、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ２７、スロットルバルブ１３、燃料噴射弁１２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射比率、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。
【００１９】
次に、ＥＣＵ５０による目標空燃比の設定について説明する。後述する昇温処理が停止中では、エンジン２０の運転状態に応じて目標空燃比が設定される。例えばエンジン２０の運転状態が低回転低負荷領域では、目標空燃比は理論空燃比に設定され、高回転高負荷領域では、目標空燃比は理論空燃比よりもリッチ側に設定される。目標空燃比が設定されると、空燃比センサ３３により検出された空燃比が目標空燃比に一致するように、各気筒への燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００２０】
また、ＥＣＵ５０は、三元触媒３１を所定の温度域にまで昇温させる昇温処理を実行する。昇温処理では、複数の気筒のうち少なくとも一の気筒での空燃比を理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比に制御され、残りの他の気筒での空燃比を理論空燃比よりも大きいリーン空燃比に制御される、いわゆるディザ制御が実行される。昇温処理での空燃比の制御は、具体的には、一の気筒での空燃比を、上述した目標空燃比に対応した燃料噴射量よりも所定の割合だけを増量補正してリッチ空燃比に制御し、残りの他の気筒での空燃比を、目標空燃比に対応した燃料噴射量よりも所定の割合だけ減量補正してリーン空燃比に制御される。例えば、一の気筒での空燃比を、目標空燃比に対応した燃料噴射量に対して１５％増量補正をしてリッチ空燃比に制御し、残りの他の３つの気筒のそれぞれの空燃比を、燃料噴射量に対して５％減量補正してリーン空燃比に制御される。上記のように昇温処理が実行されると、リッチ空燃比に設定された気筒から排出された余剰燃料が、三元触媒３１に付着し、リーン空燃比から排出された排気によるリーン雰囲気下で燃焼する。これにより三元触媒３１が昇温される。尚、本実施例では、気筒♯１〜♯４のうち、気筒♯１での空燃比がリッチ空燃比となるリッチ気筒♯１に制御され、気筒♯２〜♯４での各空燃比がリーン空燃比となるリーン気筒♯２〜♯４に制御される。
【００２１】
尚、昇温処理においては、全気筒の空燃比の平均が理論空燃比となるように設定されるが、必ずしも理論空燃比である必要はなく、理論空燃比を含む所定の範囲内で三元触媒３１を活性化温度及び再生温度にまで昇温可能な空燃比であればよい。例えばリッチ空燃比は９〜１２の間に設定され、リーン空燃比は１５〜１６の間に設定される。また、複数の気筒のうち、少なくとも一つがリッチ空燃比に設定されており、残りの他の気筒がリーン空燃比に設定されていればよい。
【００２２】
また、ＥＣＵ５０は、エンジン２０は失火が発生している異常状態にあるか否かの判定を行う。ここで、何れか一つの気筒で失火が発生すると、少なくともその気筒の燃焼行程でクランクシャフト２６の回転速度が低下する。このため、失火が発生した気筒の燃焼行程でのクランクシャフト２６の回転変動量は、失火が発生していない他の気筒の燃焼行程での回転変動量よりも増大する。従って、クランク角センサ２５の検出値に基づいて算出されたクランクシャフト２６の回転変動量に基づいて、失火が発生しているか否かが判定される。
【００２３】
図２は、ＥＣＵ５０が実行する失火判定値変更処理の一例を示したフローチャートである。この失火判定値変更処理は、所定期間毎に繰り返し実行される。
【００２４】
昇温処理の実行中か否かが判定される（ステップＳ１）。具体的には、昇温処理実行フラグを参照して判定される。昇温処理実行フラグがＯＮの場合には昇温処理は実行中であることを意味し、ＯＦＦの場合には昇温処理は停止中であることを意味する。尚、ステップＳ１の判定は上記の方法に限定されない。例えば、昇温処理の実行中であるか否かに応じて変化するパラメータ値に基づいて、ステップＳ１の判定を行ってもよい。例えば、昇温処理の実行中にのみバルブ開閉タイミングが最進角に設定される場合には、バルブ開閉タイミングの進角量を参照して、ステップＳ１の判定を行ってもよい。ステップＳ１の処理は、昇温処理の実行中であるか否かを判定する昇温判定部が実行する処理の一例である。
【００２５】
ステップＳ１で否定判定の場合には、第１判定値Ｄ１（以下、単に判定値Ｄ１と称する）が失火判定値として設定され（ステップＳ３ａ）、肯定判定の場合には、第２判定値Ｄ２（以下、単に判定値Ｄ２と称する）が失火判定値として設定される（ステップＳ３ｂ）。判定値Ｄ２は、判定値Ｄ１よりも大きな値に設定されている。
【００２６】
次に、回転変動量が失火判定値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ５）。従って、昇温処理の停止中では、回転変動量が判定値Ｄ１よりも大きいか否かが判定され、昇温処理の実行中では、回転変動量が判定値Ｄ２を超えているか否かが判定される。ステップＳ５の処理は、昇温処理の停止中でのエンジン２０の回転変動量が、判定値Ｄ１よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定し、昇温処理の実行中での回転変動量が、判定値Ｄ１よりも大きい判定値Ｄ２よりも大きいか否かに基づいて失火の発生を判定する失火判定部が実行する処理の一例である。
【００２７】
図３は、昇温処理の実行に伴う失火判定値の切り替えを示したタイミングチャートの一例である。図３には、昇温処理実行フラグ、失火判定値、及びクランクシャフト２６の角速度を示している。時刻ｔ１で昇温処理実行フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられると、昇温処理が実行され、クランクシャフト２６の回転変動量は増大し、即ち角速度の変動も増大する。このため、昇温処理の実行が開始された時刻ｔ１で、失火判定値が判定値Ｄ１から、判定値Ｄ１よりも大きい判定値Ｄ２に切り替えられる。これにより、昇温処理の実行中に、エンジン２０が正常であるにも関わらずに、回転変動量が判定値Ｄ１を超えているとの誤判定が防止される。尚、時刻ｔ２で昇温処理が停止されると、失火判定値が判定値Ｄ２から判定値Ｄ１に切り替えられ、昇温処理の停止中でも失火判定が適切に行われる。
【００２８】
尚、判定値Ｄ２は、昇温処理での燃料噴射量の増減割合が増大するほど、換言すれば昇温処理でのリッチ空燃比及びリーン空燃比の差分が増大するほど、大きくなるように設定されてもよい。図４は、増減割合に応じた判定値Ｄ２を規定したマップの一例である。これらの増減割合や空燃比の差分が増大するほど、エンジン２０が正常の場合には回転変動量は増大するからである。従って、エンジン２０の運転状態等に応じて昇温処理での増減割合が変更される場合に有効である。尚、増減割合は、上述した昇温処理でのリッチ空燃比及びリーン空燃比を実現するための燃料噴射量に対する増量補正割合と減量補正割合との合計である。また、判定値Ｄ２は、図４のようなマップに限定されず、算出式により算出してもよい。
【００２９】
次に、失火判定値変更処理の変形例について説明する。図５は、失火判定値変更処理の変形例を示したフローチャートである。本変形例では、ステップＳ１で昇温処理の実行中であると判定された場合に、算出された回転変動量がリッチ気筒♯１に対応した回転変動量であるか否かが判定される（ステップＳ２）。具体的には、回転変動量の算出に用いられたクランクシャフト２６の回転角度に基づいて、算出された回転変動量がリッチ気筒♯１に対応した回転変動量であるか否かが判定される。否定判定の場合には、判定値Ｄ１が失火判定値に設定され、肯定判定の場合には、判定値Ｄ２が失火判定値に設定される。即ち、リッチ気筒に対応した回転変動量については、判定値Ｄ２より大きいか否かが判定され、リーン空燃比に制御されるリーン気筒に対応した回転変動量については、判定値Ｄ１より大きいか否かが判定される（ステップＳ５）。このように、回転変動量が増大しやすいリッチ気筒♯１に対応した回転変動量については判定値Ｄ２に基づいて失火判定がなされるため、失火判定の精度の低下が抑制される。
【００３０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３１】
上述したように昇温処理では、目標空燃比を実現する燃料噴射量に対して増減補正によりリッチ空燃比及びリーン空燃比を実現していたが、これに限定されない。即ち、昇温処理において、複数の気筒のうち少なくとも一の気筒の目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、残りの他の気筒の目標空燃比をリーン空燃比に直接設定してもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  エンジンシステム
２０  エンジン（内燃機関）
２５  クランク角センサ
２６  クランクシャフト
３１  三元触媒（触媒）
５０  ＥＣＵ（内燃機関の失火判定装置、昇温判定部、失火判定部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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