(57)【要約】【課題】失火判定の精度の向上が可能な失火判定装置を提供することを課題とする。【解決手段】内燃機関が有する複数の気筒のうち、少なくとも１つの気筒において空燃比をリッチ空燃比に設定し、前記少なくとも１つの気筒以外の気筒において空燃比をリーン空燃比に設定する空燃比制御部と、前記複数の気筒における回転変動値を取得する取得部と、前記空燃比制御部により設定された空燃比に基づいて、前記回転変動値を補正する補正部と、前記補正部により補正された回転変動値に基づいて、前記気筒が失火しているか否かを判定する失火判定部と、を具備する失火判定装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が有する複数の気筒のうち、少なくとも１つの気筒において空燃比をリッチ空燃比に設定し、前記少なくとも１つの気筒以外の気筒において空燃比をリーン空燃比に設定する空燃比制御部と、
前記複数の気筒における回転変動値を取得する取得部と、
前記空燃比制御部により設定された空燃比に基づいて、前記回転変動値を補正する補正部と、
前記補正部により補正された回転変動値に基づいて、前記気筒が失火しているか否かを判定する失火判定部と、を具備する失火判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は失火判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の回転変動値に基づいて、内燃機関の失火判定が行われている。また、内燃機関の複数の気筒のうち、ある気筒の目標空燃比をリッチ空燃比に設定し、他の気筒の目標空燃比をリーン空燃比に設定する、いわゆるディザ制御が知られている（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２０１２−５７４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ディザ制御により気筒ごとに空燃比が異なると、その影響により回転変動値はディザ制御をしていない場合と比べて変化する。この結果、失火判定の精度が低下する。
【０００５】
そこで、失火判定の精度の向上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】
【０００６】
上記目的は、内燃機関が有する複数の気筒のうち、少なくとも１つの気筒において空燃比をリッチ空燃比に設定し、前記少なくとも１つの気筒以外の気筒において空燃比をリーン空燃比に設定する空燃比制御部と、前記複数の気筒における回転変動値を取得する取得部と、前記空燃比制御部により設定された空燃比に基づいて、前記回転変動値を補正する補正部と、前記補正部により補正された回転変動値に基づいて、前記気筒が失火しているか否かを判定する失火判定部と、を具備する失火判定装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
失火判定の精度の向上が可能な失火判定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は失火判定装置を適用した内燃機関を例示する模式図である。図１（ｂ）は複数の気筒のうち１つの拡大図である。
【図２】図２はＥＣＵが行う失火判定制御を例示するフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は空燃比とトルクとの関係を示す図である。図３（ｂ）は空燃比と回転変動値の補正量との関係を示す図である。
【図４】図４（ａ）は補正前の回転変動値を示す図である。図４（ｂ）は補正後の回転変動値を示す図である。
【図５】図５（ａ）は補正前の回転変動値を示す図である。図５（ｂ）は補正後の回転変動値を示す図である。
【図６】図６はＥＣＵが行う失火判定制御を例示するフローチャートである。
【図７】図７は点火時期と回転変動値の補正量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の失火判定装置について説明する。図１（ａ）は失火判定装置を適用した内燃機関１００を例示する模式図である。内燃機関１００は例えば自動車などに搭載されるガソリンエンジンである。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、失火判定装置が用いられる内燃機関１００は４つの気筒＃１〜＃４を有する４気筒エンジンである。内燃機関１００は直列４気筒エンジン以外に、複数の気筒を有していればこれに限定されず、またディーゼルエンジンであってもよい。ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit）は、気筒＃１〜＃４に対して制御を行う。詳しくは後述する。
【００１１】
図１（ｂ）は複数の気筒＃１〜＃４のうち１つの拡大図である。図１（ｂ）に示すように、内燃機関１００のシリンダヘッドには、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。
【００１２】
各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管を介して吸気管１０に接続されている。吸気管１０には上流側から順に、エアクリーナ１９、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ１５、およびスロットルバルブ１３が設けられている。
【００１３】
インジェクタ１２は吸気管１０のうち下流側に設けられている。インジェクタ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す。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により点火する。
【００１４】
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、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属含み、酸素吸蔵能を有し、ＮＯｘ，ＨＣおよびＣＯを浄化する。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。
【００１５】
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各種制御を行う。
【００１６】
ＥＣＵ５０には、上述の点火プラグ２７、スロットルバルブ１３及びインジェクタ１２等が電気的に接続されている。またＥＣＵ５０には、前述のエアフローメータ１５、空燃比センサ３３、内燃機関１００のクランク角を検出するクランク角センサ２５が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、点火プラグ２７、スロットルバルブ１３、インジェクタ１２等を制御し、空燃比、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、およびスロットル開度等を制御する。
【００１７】
ＥＣＵ５０はディザ制御を行う。つまりＥＣＵ５０は、複数の気筒＃１〜＃４のうち少なくとも１つの空燃比をリーン空燃比、それ以外の空燃比をリッチ空燃比とする。ディザ制御により三元触媒３１を昇温し、浄化能力を再生することができる。またディザ制御に応じて、ＥＣＵ５０は気筒ごとに点火プラグ２７を制御し、点火時期を異ならせてもよい。後述のように、ＥＣＵ５０はクランク角センサ２５に基づいて気筒ごとの回転変動値を取得する。回転変動値とは例えばクランクシャフトが所定のクランク角を回転する間におけるクランクシャフトの回転速度の変化である。ＥＣＵ５０は、得られた回転変動値を補正し、回転変動値に基づき失火判定を行う。すなわちＥＣＵ５０は、空燃比制御部、取得部、補正部、失火判定部として機能する。
【００１８】
図２はＥＣＵ５０が行う失火判定制御を例示するフローチャートである。この制御は気筒ごとに行われ、所定の周期で繰り返される。図２に示すように、ＥＣＵ１０は回転変動値Ｎ１を取得する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１０は、ディザ制御が実行中か否かを判定する（ステップＳ１２）。否定判定（Ｎｏ）の場合、制御は終了する。
【００１９】
ステップＳ１２において肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ５０は、空燃比（Ａ／Ｆ）に基づいて、ステップＳ１０において取得した回転変動値を補正する（ステップＳ１４）。補正して得られた回転変動値をＮ２とする。
【００２０】
ＥＣＵ５０は、回転変動値Ｎ２が、失火判定の閾値Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。肯定判定の場合、ＥＣＵ５０は気筒が失火していると判定する（ステップＳ１８）。否定判定の場合、ＥＣＵ５０は気筒が失火していないと判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ１８またはＳ２０の後、制御は終了する。
【００２１】
回転変動値の補正の一例について説明する。図３（ａ）は空燃比とトルクとの関係を示す図である。横軸は空燃比（Ａ／Ｆ）、縦軸はトルクを示す。破線はストイキオメトリな空燃比を示す。破線より左側では空燃比はリッチ、右側ではリーンである。図３（ａ）に示すように、リッチ空燃比であるＡ１（例えばＡ１＝１２）においてトルクは最大のＴｒ１になる。Ａ１よりリッチ側およびリーン側の空燃比において、トルクはＴｒ１よりも減少する。なお、ＥＣＵ５０は、例えば不図示のトルクセンサを用いてトルクを取得することができる。
【００２２】
図３（ｂ）は空燃比と回転変動値の補正量との関係を示す図である。横軸は空燃比を示す。縦軸は回転変動値の補正量を示しており、この補正量が図２のステップＳ１０で得られた回転変動値Ｎ１に加えられる。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、回転変動値の補正量は、空燃比に応じてトルクと同様の変化をする。例えばＥＣＵ５０のＲＯＭなどにあらかじめ空燃比、トルクおよび補正量の対応関係が記憶されており、その関係に応じてＥＣＵ５０は図３（ｂ）のように補正量を変化させる。リッチ空燃比Ａ１において補正量は最大のＲ１である。Ａ１よりリッチ側およびリーン側の空燃比において、補正量はＲ１よりも減少する。Ａ１よりリッチ側の空燃比Ａ２とストイキオメトリな空燃比との間において補正量は正の値である。Ａ２およびストイキオメトリにおいて補正量はゼロである。Ａ２よりもリッチ側の空燃比およびストイキオメトリよりリーン側（リーン空燃比）において補正量は負の値である。
【００２４】
図４（ａ）は補正前の回転変動値を示す図である。横軸は時間を示しており、気筒＃１、＃３、＃４、＃２の順に点火する。縦軸は各気筒における補正前の回転変動値Ｎ１を示しており、図２のステップＳ１０で取得されるものである。ＥＣＵ５０はディザ制御を行っているものとする（図２のステップＳ１２でＹｅｓ）。Ｎｔｈは閾値であり、図２のステップＳ１６およびＳ１８に示したように、回転変動値がＮｔｈ以上であればＥＣＵ５０は気筒が失火していると判定する。
【００２５】
気筒＃１〜４のうち、気筒＃２および＃４では回転変動値は負である。気筒＃１および＃３では回転変動値は正である。気筒＃１〜＃４のうち気筒＃１の回転変動値Ｎ１−１が最大であるが、閾値Ｎｔｈ未満である。このため、補正前の回転変動値を用いて失火判定を行うと、いずれの気筒も失火していないと判定される。次に回転変動値に基づく判定の例を説明する。
【００２６】
図４（ｂ）は補正後の回転変動値を示す図である。縦軸は各気筒における補正後の回転変動値Ｎ２を示しており、図２のステップＳ１４で取得されるものである。気筒＃１および＃４の空燃比はリッチであり、図３（ｂ）のＡ２〜ストイキオメトリの範囲にあるとする。気筒＃２および＃３の空燃比はリーンである。ＥＣＵ５０は空燃比に応じて回転変動値を補正する。この結果、図４（ｂ）に示すように、気筒＃２および＃３の回転変動値は図４（ａ）の値より減少し、気筒＃１および＃３の回転変動値は増加する。気筒＃１の回転変動値Ｎ２−１はＮ１−１から増加し、閾値Ｎｔｈより大きい。このため、ＥＣＵ５０は気筒＃１が失火していると判定する（図２のステップＳ１６およびＳ１８）。
【００２７】
以上、図４（ａ）に示したように、補正前の回転変動値Ｎ１−１に基づくと、気筒＃１が失火していないと、誤って判定される恐れがある。図４（ｂ）に示したように、補正後の回転変動値Ｎ２−１に基づくと、気筒＃１が失火していると正しい判定がされる。次に回転変動値に基づく判定の別の例を説明する。
【００２８】
図５（ａ）は補正前の回転変動値を示す図である。横軸は気筒を示す。気筒＃１〜４のうち、気筒＃１、＃２および＃４では回転変動値は負である。気筒＃３では回転変動値は正である。気筒＃１〜＃４のうち気筒＃３の回転変動値Ｎ１−３が最大であり、閾値Ｎｔｈより大きい。このため、補正前の回転変動値を用いて失火判定を行うと、気筒＃１、＃２および＃４は失火せず、気筒＃３が失火していると判定される。次に回転変動値に基づく判定の例を説明する。
【００２９】
図５（ｂ）は補正後の回転変動値を示す図である。気筒＃１〜＃３の空燃比はリーンである。気筒＃４の空燃比はリッチであり、図３（ｂ）のＡ２〜ストイキオメトリの範囲にあるとする。回転変動値の補正の結果、図５（ｂ）に示すように、気筒＃１〜＃３の空燃比は図５（ａ）の値より減少する。気筒＃４の回転変動値は図５（ａ）の値より増加する。気筒＃３における回転変動値Ｎ２−３は閾値Ｎｔｈ未満であるため、ＥＣＵ５０は気筒＃３が失火していないと判定する（図２のステップＳ１６およびＳ２０）。図５（ａ）に示したように、補正前の回転変動値Ｎ１−３に基づくと、気筒＃３が失火していると誤って判定される恐れがある。図５（ｂ）に示したように、補正後の回転変動値Ｎ２−３に基づくと、気筒＃３が失火していないと正しい判定がされる。
【００３０】
以上、第１実施形態によれば、ＥＣＵ５０はディザ制御を行い、気筒ごとの回転変動値を取得する。ＥＣＵ５０は、空燃比に基づいて回転変動値Ｎ１を補正し、補正された回転変動値Ｎ２に基づいて失火の判定を行う。このため、失火の判定の精度が向上する。具体的には、図４（ａ）および図４（ｂ）の例のように気筒＃１が失火していることを検出することができ、また図５（ａ）および図５（ｂ）の例のように気筒＃３が失火していないことを検出することができる。
【００３１】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示したように、回転変動値の補正量はトルクと同様の空燃比依存性を示す。つまりトルクが増加すると補正値も増加し、トルクが減少すると補正量も減少する。図３（ｂ）ではＡ２〜ストイキオメトリにおいて補正量は正、Ａ２よりリッチ、およびストイキオメトリよりリーンな空燃比おいて補正量は負である。ただし、補正量はこれに限定されない。補正量が最大となる空燃比Ａ１は１２程度でもよいし、１２以上でも、１２以下でもよい。例えばＡ２以下の空燃比およびリーン空燃比において補正量は正の値でもよい。補正量はトルクに応じて定めてもよいし、トルク以外のパラメータを考慮して決定してもよい。
【００３２】
（第２実施形態）
第２実施形態は、空燃比および点火時期に基づいて回転変動値の補正を行う例である。図６はＥＣＵ５０が行う失火判定制御を例示するフローチャートである。この制御は気筒ごとに行われる。図２と同じステップについては説明を省略する。図６においてステップＳ１４の後、ＥＣＵ５０は、点火時期に基づいて、回転変動値を補正する（ステップＳ１５）。ＥＣＵ５０は、回転変動値Ｎ２が、失火判定の閾値Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。以下、ステップＳ１８またはＳ２０の後、制御は終了する。
【００３３】
図７は点火時期と回転変動値の補正量との関係を示す図である。横軸は点火時期、縦軸は回転変動値の補正量を示す。横軸は点火時期を示す。縦軸は回転変動値の補正量を示す。破線はＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）を示しており、ＭＢＴより左側は点火時期が遅角、右側は進角の領域である。
【００３４】
図７に示すように、遅角において補正量は負の値である。ＭＢＴから、ＭＢＴより進角側のＴ１までは補正量はゼロである。Ｔ１より進角側では補正量は負の値である。図７における補正量も例えば点火時期ごとのトルクに基づいて定められる。
【００３５】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に失火判定の精度が向上する。ＥＣＵ５０がディザ制御を行う場合、気筒間におけるトルクの平滑化のため、空燃比の変化に応じて点火時期も変化させることがある。第２実施形態によれば、点火時期を変化させても失火判定を精度高く行うことができる。すなわち、図３（ｂ）に示した空燃比に応じた補正量、および図７に示した点火時期に応じた補正量の両方を用いて回転変動値を補正する。このため失火判定の精度がより向上する。第１および第２実施形態に示したように、ＥＣＵ５０は、少なくとも空燃比に応じて回転変動値を補正すればよく、さらに点火時期に応じた補正を加えてもよい。
【００３６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態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。
【符号の説明】
【００３７】
１０            吸気管
１２            インジェクタ
１３            スロットルバルブ
１５            エアフローメータ
１９            エアクリーナ
２３            燃焼室
２４            ピストン
２５            クランク角センサ
２７            点火プラグ
３０            排気管
３１            三元触媒
３３            空燃比センサ
５０            ＥＣＵ
１００          内燃機関
【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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【図６】
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【図７】
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