(57)【要約】【課題】回転変動量によっては失火の検出が困難である場合であっても、失火を検出できるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ５２は、内燃機関１０の回転速度と、燃料噴射弁１８から噴射する燃料量とに基づき、ＳＣＲ２６の上流側のＮＯｘ濃度である上流側濃度を推定する。ＣＰＵ５２は、ＮＯｘ濃度センサ６６によって検出される下流側濃度Ｄｄｎｏと上流側濃度とに基づき、ＳＣＲ２６によるＮＯｘの浄化率を算出する。ＣＰＵ５２は、算出した浄化率が基準となる浄化率を上回る量が閾値よりも大きい場合、失火が生じたと判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に設けられ排気中のＮＯｘを浄化する選択還元型触媒と、前記排気通路のうち前記選択還元型触媒の上流側に設けられ前記排気中に還元剤を添加する添加弁と、前記選択還元型触媒の下流に設けられて前記排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサとを備える内燃機関に適用され、
前記添加弁を操作して前記排気中に前記還元剤を添加する添加処理と、
前記添加処理が実行されていることを条件に、前記選択還元型触媒の下流側のＮＯｘ濃度である下流側濃度の前記ＮＯｘ濃度センサによる検出値が減少する場合、前記内燃機関に失火が生じたと判定する判定処理と、を実行する内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】
前記選択還元型触媒に流入するＮＯｘ濃度である上流側濃度と前記下流側濃度の検出値とに基づき、前記選択還元型触媒におけるＮＯｘ浄化率を算出する浄化率算出処理を実行し、
前記判定処理は、前記ＮＯｘ浄化率が所定値よりも大きい場合に前記ＮＯｘ濃度が減少したとして前記内燃機関に失火が生じたと判定する処理である請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項３】
前記判定処理は、前記選択還元型触媒に流入する排気流量が大きい場合に小さい場合よりも前記所定値を小さい値に設定する可変設定処理を含む請求項２記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】
前記判定処理は、前記選択還元型触媒による前記還元剤の吸着量が大きい場合に小さい場合よりも前記所定値を大きい値に設定する可変設定処理を含む請求項２記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項５】
前記判定処理は、前記選択還元型触媒の温度が高い場合に低い場合よりも前記所定値を大きい値に設定する可変設定処理を含む請求項２記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項６】
前記判定処理は、前記ＮＯｘ浄化率が前記所定値よりも大きくなる状態の累積時間が所定時間以上となる場合に異常が生じたと判定する処理であって、前記ＮＯｘ浄化率が減少している期間については前記所定値よりも大きくても前記累積時間に含めない請求項２〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項７】
前記添加処理は、
前記選択還元型触媒から下流に流出するＮＯｘ量を開ループ制御によって低減するための操作量としての前記還元剤の添加量を算出する添加量算出処理と、
前記添加量算出処理によって算出された添加量の前記還元剤を排気に添加すべく前記添加弁を操作する操作処理と、を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項８】
前記判定処理は、前記内燃機関のクランク軸の回転変動量に基づき前記内燃機関に失火が生じたと判定する処理を含む請求項１〜７のいずれか１項に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】
本発明は、内燃機関の失火検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば下記特許文献１には、クランク軸の回転変動量に基づき、失火を検出する失火検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２１７１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、たとえば内燃機関のクランク軸の回転周波数が、内燃機関のクランク軸に連結された変速装置等と内燃機関とによって構成される共振周波数帯に入る場合等には、回転変動が大きくなる。一方、回転周波数が共振周波数帯からわずかにずれた場合には、失火が生じている場合の回転変動量が失火が生じていない場合の回転変動量に対して優位な差を示さず、回転変動量によっては失火の検出が困難となるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
１．内燃機関の失火検出装置は、排気通路に設けられ排気中のＮＯｘを浄化する選択還元型触媒と、前記排気通路のうち前記選択還元型触媒の上流側に設けられ前記排気中に還元剤を添加する添加弁と、前記選択還元型触媒の下流に設けられて前記排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサとを備える内燃機関に適用され、前記添加弁を操作して前記排気中に前記還元剤を添加する添加処理と、前記添加処理が実行されていることを条件に、前記選択還元型触媒の下流側のＮＯｘ濃度である下流側濃度の前記ＮＯｘ濃度センサによる検出値が減少する場合、前記内燃機関に失火が生じたと判定する判定処理と、を実行する。
【０００６】
添加処理が実行されている場合には実行されていないと仮定した場合と比較して選択還元型触媒の下流に流出する排気中のＮＯｘ濃度が減少する。また、添加処理の実行中に失火が生じると、失火が生じていない場合と比較して選択還元型触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度が減少するため、選択還元型触媒の下流に流出する排気中のＮＯｘ濃度である下流側濃度も失火が生じていない場合と比較して減少する傾向がある。このため、上記構成では、下流側濃度の検出値の減少に基づき失火が生じたと判定することにより、回転変動量によっては失火の検出が困難である場合であっても、失火を検出することができる。
【０００７】
２．上記１記載の内燃機関の失火検出装置において、前記選択還元型触媒に流入するＮＯｘ濃度である上流側濃度と前記下流側濃度の検出値とに基づき、前記選択還元型触媒におけるＮＯｘ浄化率を算出する浄化率算出処理を実行し、前記判定処理は、前記ＮＯｘ浄化率が所定値よりも大きい場合に前記ＮＯｘ濃度が減少したとして前記内燃機関に失火が生じたと判定する処理である。
【０００８】
失火が生じると、選択還元型触媒に流入する排気中のＮＯｘ濃度が減少するため、選択還元型触媒によるＮＯｘの浄化率が上昇する傾向がある。このため、上記構成では、所定値を通常時に想定される浄化率の最大値以上に設定しておくことにより、浄化率が所定値よりも大きくなることにより失火が生じたと判定することができる。なお、通常は失火が生じていないため、浄化率が所定値以下となり、浄化率が所定値以下の状態から所定値よりも大きい状態に変化する場合には、下流側濃度の検出値が減少する。
【０００９】
３．上記２記載の内燃機関の失火検出装置において、前記判定処理は、前記選択還元型触媒に流入する排気流量が大きい場合に小さい場合よりも前記所定値を小さい値に設定する可変設定処理を含む。
【００１０】
排気流量が大きい場合には、選択還元型触媒に流入するＮＯｘの量も多くなる傾向があることから、排気流量が小さい場合と比較すると、ＮＯｘの浄化率が小さくなる傾向がある。このため、上記構成では、排気流量に応じて所定値を可変設定することにより、排気流量に応じて所定値を可変設定しない場合と比較して、失火が生じていない場合の浄化率と失火が生じた場合の浄化率とを精度よく切り分けることができる。
【００１１】
４．上記２記載の内燃機関の失火検出装置において、前記判定処理は、前記選択還元型触媒による前記還元剤の吸着量が大きい場合に小さい場合よりも前記所定値を大きい値に設定する可変設定処理を含む。
【００１２】
選択還元型触媒による還元剤の吸着量が大きい場合には小さい場合よりも選択還元型触媒のＮＯｘ還元性能が向上する傾向がある。このため、上記構成では、吸着量に応じて所定値を可変設定することにより、吸着量に応じて所定値を可変設定しない場合と比較して、失火が生じていない場合の浄化率と失火が生じた場合の浄化率とを精度よく切り分けることができる。
【００１３】
５．上記２記載の内燃機関の失火検出装置において、前記判定処理は、前記選択還元型触媒の温度が高い場合に低い場合よりも前記所定値を大きい値に設定する可変設定処理を含む。
【００１４】
選択還元型触媒の温度が高い場合には低い場合よりも選択還元型触媒のＮＯｘ還元性能が向上する傾向がある。このため、上記構成では、選択還元型触媒の温度に応じて所定値を可変設定することにより、選択還元型触媒の温度に応じて所定値を可変設定しない場合と比較して、失火が生じていない場合の浄化率と失火が生じた場合の浄化率とを精度よく切り分けることができる。
【００１５】
６．上記２〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置において、前記判定処理は、前記ＮＯｘ浄化率が前記所定値よりも大きくなる状態の累積時間が所定時間以上となる場合に異常が生じたと判定する処理であって、前記ＮＯｘ浄化率が減少している期間については前記所定値よりも大きくても前記累積時間に含めない。
【００１６】
上記構成では、ＮＯｘ浄化率が所定値よりも大きくなる状態の累積時間に基づき失火が生じたと判定するために、ＮＯｘ浄化率が所定値よりも大きくなることを検知することにより直ちに失火が生じたと判定する場合と比較して、その判定精度を高めることができる。しかし、たとえば単発的な失火が生じた後に失火が収まっている場合であっても還元剤が過剰な状態となることに起因してしばらくは所定値を上回ることがある。このため、ＮＯｘ浄化率が所定値よりも大きくなる場合に一律に累積時間を増加させる場合、精度良い判定をするうえでは還元剤が過剰であることに起因して浄化率が所定値を上回る期間を考慮して所定値を適合することが要求される。これに対し、上記構成では、浄化率が減少している期間については累積時間に含めないことにより、失火ではないにもかかわらず失火している期間として累積時間がカウントされることを抑制できる。
【００１７】
７．上記１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置において、前記添加処理は、前記選択還元型触媒から下流に流出するＮＯｘ量を開ループ制御によって低減するための操作量としての前記還元剤の添加量を算出する添加量算出処理と、前記添加量算出処理によって算出された添加量の前記還元剤を排気に添加すべく前記添加弁を操作する操作処理と、を含む。
【００１８】
上記構成では、開ループ制御によって添加量を算出するため、選択還元型触媒の下流に流出する排気中のＮＯｘ濃度がゼロとなるようには必ずしも添加量が設定されない。このため、ＮＯｘ濃度センサによってＮＯｘ濃度の減少を適切に検出しやすい。
【００１９】
８．上記１〜７のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置において、前記判定処理は、前記内燃機関のクランク軸の回転変動量に基づき前記内燃機関に失火が生じたと判定する処理を含む。
【００２０】
上記構成では、回転変動量に基づき失火が生じたと判定する処理を含む。しかし、回転周波数が共振周波数帯からわずかにずれた場合には、失火が生じている場合の回転変動量が失火が生じていない場合の回転変動量に対して優位な差を示さず、回転変動量によっては失火の検出が困難となるおそれがある。そこで、ＮＯｘ濃度に基づく失火判定を併用することにより、回転変動量によっては失火の検出が困難な状況においても失火を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態にかかる失火検出装置および内燃機関を示す図。
【図２】同実施形態にかかる制御装置が実行する処理の一部を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかる失火検出処理の手順を示す流れ図。
【図４】同実施形態の効果を示すタイムチャート。
【図５】第２の実施形態にかかる失火検出処理の手順を示す流れ図。
【図６】第３の実施形態にかかる失火検出処理の手順を示す流れ図。
【図７】第４の実施形態にかかる失火検出処理の手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第１の実施形態＞
以下、内燃機関の失火検出装置にかかる第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１に示す内燃機関１０は、車載原動機である。内燃機関１０の吸気通路１２から吸入された空気は、過給機１４を介して各気筒＃１〜＃４の燃焼室１６に流入する。燃焼室１６において、燃料噴射弁１８からたとえば軽油等の燃料が噴射され、燃料と空気との混合気が圧縮着火によって燃焼に供される。燃焼に供された混合気は、排気として排気通路２０に排出される。排気通路２０のうち過給機１４の下流には、排気浄化装置として、上流側から順に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒（ＮＳＲ２２）、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ２４）、および選択還元型触媒（ＳＣＲ２６）が設けられている。また、排気通路２０のうちＤＰＦ２４とＳＣＲ２６との間には、排気中に尿素水を添加する添加弁３０が設けられている。
【００２４】
内燃機関１０のクランク軸４０には、ロックアップクラッチ４４を備えたトルクコンバータ４２を介して有段変速装置４６が接続されている。ここで、ロックアップクラッチ４４にはダンパが接続されている。なお、有段変速装置４６の出力軸４８には、駆動輪が機械的に連結される。
【００２５】
制御装置５０は、内燃機関１０を制御対象とし、その制御量であるトルクや排気成分等を制御すべく、燃料噴射弁１８や添加弁３０等の内燃機関１０の操作部を操作する。また、制御装置５０は、トルクコンバータ４２や有段変速装置４６を制御対象とし、制御量である変速比を制御すべく、ロックアップクラッチ４４や有段変速装置４６等を操作する。制御装置５０は、制御量を制御する際、クランク角センサ６０の出力信号ＣＲや、エアフローメータ６２によって検出される吸入空気量Ｇａを参照する。また制御装置５０は、排気温センサ６４によって検出されるＳＣＲ２６とＤＰＦ２４との間の排気の温度である排気温Ｔｅｘｕや、ＮＯｘ濃度センサ６６によって検出されるＳＣＲ２６の下流のＮＯｘ濃度である下流側濃度Ｄｄｎｏを参照する。
【００２６】
制御装置５０は、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４およびＲＡＭ５６を備えており、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が実行することにより制御量の制御を実現する。
図２に、制御装置５０が実行する処理の一部を示す。図２に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２が実行することにより実現される。
【００２７】
上流側濃度推定処理Ｍ１０は、燃料噴射弁１８により燃焼室１６に噴射される燃料量である噴射量Ｑと回転速度ＮＥとに基づき、ＳＣＲ２６の上流側のＮＯｘ濃度である上流側濃度Ｄｕｎｏを推定する処理である。この処理は、たとえば、回転速度ＮＥおよび噴射量Ｑを入力変数とし上流側濃度Ｄｕｎｏを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２により上流側濃度Ｄｕｎｏがマップ演算されることにより実現できる。なお、マップデータとは、入力変数の離散的な値と、入力変数の値のそれぞれに対応する出力変数の値と、の組データである。またマップ演算は、たとえば、入力変数の値がマップデータの入力変数の値のいずれかに一致する場合、対応するマップデータの出力変数の値を演算結果とし、一致しない場合、マップデータに含まれる複数の出力変数の値の補間によって得られる値を演算結果とする処理とすればよい。
【００２８】
減算処理Ｍ１２は、上流側濃度Ｄｕｎｏから下流側濃度Ｄｄｎｏを減算する処理である。浄化率算出処理Ｍ１４は、減算処理Ｍ１２の出力値を上流側濃度Ｄｕｎｏで除算することによって、ＳＣＲ２６によるＮＯｘの浄化率Ｒｃｅ１を算出する処理である。ここで、ＳＣＲ２６によるＮＯｘの浄化率とは、ＳＣＲ２６に流入するＮＯｘ量のうち浄化されたＮＯｘ量の割合のことである。
【００２９】
排気流量算出処理Ｍ１６は、吸入空気量Ｇａと噴射量Ｑとに基づき、排気流量Ｆｒを算出する処理である。流入ＮＯｘ量算出処理Ｍ１８は、排気流量Ｆｒに上流側濃度Ｄｕｎｏを乗算することにより、ＳＣＲ２６に流入するＮＯｘ量である流入ＮＯｘ量Ｉｎｏｘを算出する処理である。還元ＮＯｘ量算出処理Ｍ２０は、流入ＮＯｘ量Ｉｎｏｘに浄化率Ｒｃｅ１を乗算することにより、ＳＣＲ２６によって還元されるＮＯｘ量である還元ＮＯｘ量Ｒｎｏｘ１を算出する処理である。消費アンモニア量算出処理Ｍ２２は、消費係数Ｋ１に、還元ＮＯｘ量Ｒｎｏｘ１を乗算することによって、アンモニア消費量Ｃｎｈ１を算出する処理である。脱離量算出処理Ｍ２４は、排気流量Ｆｒに脱離係数Ｋｅを乗算することによって、ＳＣＲ２６から脱離するアンモニアの量である脱離量Ｅｎｈを算出する処理である。
【００３０】
目標吸着量算出処理Ｍ３０は、排気温ＴｅｘｕをＳＣＲ２６の温度とみなし、排気温Ｔｅｘｕが高い場合に低い場合よりも目標吸着量Ｑｓｃｒ＊を大きい値に算出する処理である。これは、たとえば排気温Ｔｅｘｕを入力変数とし目標吸着量Ｑｓｃｒ＊を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２により目標吸着量Ｑｓｃｒ＊がマップ演算されることにより実現できる。目標吸着量Ｑｓｃｒ＊は、ＳＣＲ２６が吸着できるアンモニア量よりも少量のアンモニア量とされる。
【００３１】
浄化率算出処理Ｍ３２は、目標吸着量Ｑｓｃｒ＊を入力とし、目標吸着量Ｑｓｃｒ＊が大きい場合に小さい場合よりも浄化率Ｒｃｅ２を大きい値に算出する処理である。還元ＮＯｘ量算出処理Ｍ３４は、流入ＮＯｘ量Ｉｎｏｘに浄化率Ｒｃｅ２を乗算することによって、還元ＮＯｘ量Ｒｎｏｘ２を算出する処理である。アンモニア消費量算出処理Ｍ３６は、消費係数Ｋ１に、還元ＮＯｘ量Ｒｎｏｘ２を乗算することによって、アンモニア消費量Ｃｎｈ２を算出する処理である。
【００３２】
スリップ量算出処理Ｍ３８は、目標吸着量Ｑｓｃｒ＊を入力とし、ＳＣＲ２６においてＮＯｘと反応することなくＳＣＲ２６の下流に流出するアンモニア量であるスリップ量Ｓｒｉを、目標吸着量Ｑｓｃｒ＊が大きい場合に小さい場合よりも大きい値に算出する処理である。これは、たとえば吸着量を入力変数としスリップ量Ｓｒｉを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２によりスリップ量Ｓｒｉがマップ演算されることにより実現できる。
【００３３】
アンモニア供給量算出処理Ｍ４０は、アンモニア消費量Ｃｎｈ２とスリップ量Ｓｒｉとを加算することによって、アンモニア供給量Ｑｎｈを算出する処理である。添加量算出処理Ｍ４２は、アンモニア供給量ＱｎｈのアンモニアをＳＣＲ２６に供給する上で必要な尿素水添加量Ａｄ１を算出する処理である。この処理は、たとえばアンモニア供給量Ｑｎｈを入力変数とし尿素水添加量Ａｄ１を出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２により尿素水添加量Ａｄ１がマップ演算されることにより実現できる。
【００３４】
アンモニア消費量算出処理Ｍ４４は、消費係数Ｋ１に、流入ＮＯｘ量Ｉｎｏｘを乗算することによって、アンモニア消費量Ｃｎｈ３を算出する処理である。添加量算出処理Ｍ４６は、アンモニア消費量Ｃｎｈ３のアンモニアをＳＣＲ２６に供給する上で必要な尿素水添加量Ａｄ２を算出する処理である。尿素水添加量Ａｄ２は、流入ＮＯｘ量Ｉｎｏｘと過不足なく反応しうる量のアンモニア量に相当する量である。
【００３５】
選択処理Ｍ４８は、排気温ＴｅｘｕをＳＣＲ２６の温度とみなし、同温度に基づき、尿素水添加量Ａｄ１と尿素水添加量Ａｄ２との２つのうちの１つを選択して最終的な尿素水添加量Ａｄとする処理である。具体的には、温度が予め定められた温度以上となる場合、尿素水添加量Ａｄ２を選択し、同温度未満の場合には、尿素水添加量Ａｄ１を選択する。尿素水添加量Ａｄが尿素水添加量Ａｄ１である場合には、尿素水添加量Ａｄは、ＳＣＲ２６に吸着されるアンモニア量を目標吸着量Ｑｓｃｒ＊に制御するための操作量である。一方、尿素水添加量Ａｄが尿素水添加量Ａｄ２である場合には、尿素水添加量Ａｄは、ＳＣＲ２６に流入するＮＯｘ量と過不足なく反応し得る量のアンモニアを供給する当量比制御の操作量である。
【００３６】
操作処理Ｍ５０は、添加弁３０から排気中に添加される尿素水量が尿素水添加量Ａｄとなるように添加弁３０を操作すべく、添加弁３０に操作信号ＭＳ２を出力する処理である。
【００３７】
流入量推定処理Ｍ５２は、尿素水添加量Ａｄの尿素水によってＳＣＲ２６に流入することとなるアンモニア流入量Ｉｎｈを算出する処理である。
アンモニア吸着量算出処理Ｍ５４は、ＳＣＲ２６におけるアンモニアの吸着量Ｑｓｃｒに、アンモニア流入量Ｉｎｈを加算し、アンモニア消費量Ｃｎｈ１と脱離量Ｅｎｈとを減算することによって、吸着量Ｑｓｃｒを更新する処理である。
【００３８】
失火検出処理Ｍ５６は、吸着量Ｑｓｃｒや吸入空気量Ｇａ、排気温Ｔｅｘｕに基づき、燃焼行程において燃焼室１６内の混合気が燃焼しない状態である失火が生じたか否かを判定する処理である。
【００３９】
図３に、失火検出処理Ｍ５６の手順を示す。図３に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭にＳが付与された数字によってステップ番号を表現する。
【００４０】
図３に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、まず添加弁３０等によって構成される添加システムに異常がないか否かを判定する（Ｓ１０）。ここでは、ＣＰＵ５２が、たとえば添加弁３０を操作した際の添加弁３０に流れる電流の挙動等に基づき異常の有無を判定するなどの異常診断処理を実行していることを前提としており、Ｓ１０の処理は、この結果が正常であるか否かの判定となる。
【００４１】
次にＣＰＵ５２は、吸入空気量Ｇａ、排気温Ｔｅｘｕ、および吸着量Ｑｓｃｒに基づき、基準浄化率ＲＲを算出する（Ｓ１２）。ここで、吸入空気量Ｇａは排気流量Ｆｒとみなされており、排気温Ｔｅｘｕは、ＳＣＲ２６の温度とみなされている。詳しくは、ＣＰＵ５２は、吸入空気量Ｇａが大きい場合に小さい場合よりも基準浄化率ＲＲを小さい値に算出する。これは、排気流量が大きい場合には小さい場合よりもＳＣＲ２６内に流入するＮＯｘ量が多くなる傾向にあることから、流入するＮＯｘ量が小さい場合と比較してＳＣＲ２６の浄化率が低下する傾向があることに鑑みたものである。また、ＣＰＵ５２は、排気温Ｔｅｘｕが高い場合に低い場合よりも基準浄化率ＲＲを大きい値に算出する。これは、ＳＣＲ２６の温度が高い場合には低い場合よりもＳＣＲ２６によるＮＯｘの浄化率が高くなることに鑑みたものである。ただし、実際には、ＳＣＲ２６は、冷間始動時等における低温状態よりも温度が高くなることにより浄化率が高くなるものの、さらに温度を上げていくと浄化率が低下する傾向を有する。本実施形態では、内燃機関１０の通常運転時において、ＳＣＲ２６の温度が、浄化率の低下を招くほどの高温とならないことを想定している。さらに、ＣＰＵ５２は、吸着量Ｑｓｃｒが大きい場合に小さい場合よりも基準浄化率ＲＲを大きい値に算出する。
【００４２】
詳しくは、吸入空気量Ｇａ、排気温Ｔｅｘｕおよび吸着量Ｑｓｃｒを入力変数とし基準浄化率ＲＲを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶されており、ＣＰＵ５２が基準浄化率ＲＲをマップ演算する。
【００４３】
次に、ＣＰＵ５２は、浄化率Ｒｃｅ１から基準浄化率ＲＲを減算した値が閾値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１４）。この処理は、気筒＃１〜＃４のうちの特定の気筒において、複数の燃焼サイクルに渡って連続的に失火が生じているか否かを判定する処理である。すなわち、失火が生じる場合、失火が生じない場合と比較して、燃焼室１６から排出される排気中のＮＯｘ濃度が減少する。しかし、添加量算出処理Ｍ４２では、失火が生じないことを前提として尿素水添加量Ａｄ１を算出し、添加量算出処理Ｍ４６では、失火が生じないことを前提として尿素水添加量Ａｄ２を算出する。このため、添加弁３０から添加される尿素水量が過剰となる傾向がある。このため、下流側濃度Ｄｄｎｏは、失火が生じない場合と比較すると小さくなる傾向がある。しかも、図２に示した上流側濃度推定処理Ｍ１０により、失火が生じないことを前提として上流側濃度Ｄｕｎｏが算出されるため、失火が生じた場合には上流側濃度Ｄｕｎｏが実際のＮＯｘ濃度よりも大きい値とされている。したがって、浄化率Ｒｃｅ１は、失火が生じることにより、失火が生じない場合と比較して大きくなる傾向がある。
【００４４】
ＣＰＵ５２は、閾値よりも大きいと判定する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、失火が生じている旨判定する（Ｓ１６）。そしてＣＰＵ５２は、車両のユーザに修理を促すべく、図１に示した警告灯６８を操作して報知処理を実行する（Ｓ１８）。
【００４５】
なお、ＣＰＵ５２は、Ｓ１８の処理が完了する場合や、Ｓ１０，Ｓ１４の処理において否定判定する場合には、図３に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
【００４６】
図４に、基準浄化率ＲＲと浄化率Ｒｃｅ１とのそれぞれの推移を示す。
時刻ｔ１において失火が生じると、浄化率Ｒｃｅ１が基準浄化率ＲＲよりも大きくなる。ＣＰＵ５２は、浄化率Ｒｃｅ１が基準浄化率ＲＲを上回る度合いが閾値よりも大きくなると、気筒＃１〜＃４のうちの少なくとも１つの気筒で連続的に失火が生じていると判定する。
【００４７】
このように、本実施形態では、浄化率Ｒｃｅ１に基づき失火の有無を判定することにより、クランク軸４０の回転変動量に基づき失火を検出することが困難な場合であっても失火を検出することができる。すなわち、クランク軸４０の回転速度ＮＥの逆数に比例する回転周波数が内燃機関１０とトルクコンバータ４２等とを備える駆動系の共振周波数帯に入る場合には、クランク軸４０の回転変動量が大きくなり、特に失火が生じる場合の回転変動量が大きくなる。しかし、回転周波数が共振周波数帯からわずかにずれると、失火が生じても失火が生じていない場合と比較して回転変動量に優位な差が生じず、失火が生じていることを検出することが困難となるおそれがある。
【００４８】
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
（１）ＣＰＵ５２により、吸入空気量Ｇａが大きい場合に小さい場合よりも基準浄化率ＲＲを小さい値に算出した。これにより、排気流量が大きい場合にはＳＣＲ２６に流入するＮＯｘの量も多くなる傾向があることを考慮することができることから、考慮しない場合と比較して、基準浄化率ＲＲによって、失火が生じていない場合の浄化率と失火が生じた場合の浄化率とを精度よく切り分けることができる。
【００４９】
（２）ＣＰＵ５２により、ＳＣＲ２６によるアンモニアの吸着量Ｑｓｃｒが大きい場合に小さい場合よりも基準浄化率ＲＲを大きい値に算出した。これにより、浄化率が吸着量に依存することを考慮することができることから、考慮しない場合と比較して、基準浄化率ＲＲによって、失火が生じていない場合の浄化率と失火が生じた場合の浄化率とを精度よく切り分けることができる。
【００５０】
（３）ＣＰＵ５２により、排気温Ｔｅｘｕが高い場合に低い場合よりも基準浄化率ＲＲを大きい値に算出した。これにより、ＳＣＲ２６による浄化率がＳＣＲ２６の温度に依存することを考慮することができることから、考慮しない場合と比較して、失火が生じていない場合の浄化率と失火が生じた場合の浄化率とを精度よく切り分けることができる。
【００５１】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５２】
図５に、失火検出処理Ｍ５６の手順を示す。図５に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図５において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。
【００５３】
図５に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、Ｓ１４の処理において肯定判定する場合、浄化率Ｒｃｅ１の単位時間当たりの変化量ΔＲｃｅ１が所定量Δｔｈ以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。ここで、変化量ΔＲｃｅ１は、たとえば、図５に示す一連の処理における前回の制御周期における浄化率Ｒｃｅ１を今回の制御周期における浄化率Ｒｃｅ１から減算した値とすればよい。また、所定量Δｔｈは、たとえばゼロ程度の値に設定される。Ｓ２０の処理は、浄化率Ｒｃｅ１が顕著に減少している状況ではないか否かを判定する処理である。ＣＰＵ５２は、所定量Δｔｈ以上であると判定する場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、カウンタＣをインクリメントする（Ｓ２２）。そしてＣＰＵ５２は、カウンタＣが所定時間Ｃｔｈ以上となるか否かを判定し（Ｓ２４）、所定時間Ｃｔｈ以上となると判定する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、Ｓ１６の処理に移行する。
【００５４】
これに対しＣＰＵ５２は、Ｓ１４，Ｓ２０の処理において否定判定する場合には、カウンタＣを初期化する（Ｓ２６）。なお、ＣＰＵ５２は、Ｓ２６の処理が完了する場合や、Ｓ２４の処理において否定判定する場合には、図５に示す一連の処理を終了する。
【００５５】
このように本実施形態では、浄化率Ｒｃｅ１が基準浄化率ＲＲを上回る度合いが閾値を超える状態の継続時間に基づき失火の有無を判定することにより、失火の判定のノイズに対する耐性を高めることができる。しかし、たとえば単発的な失火が生じたことに起因して浄化率Ｒｃｅ１が基準浄化率ＲＲを上回る度合いが閾値を超える場合等においては、浄化率Ｒｃｅ１が基準浄化率ＲＲ程度に低下するまでにはある程度の時間を要する。このため、浄化率Ｒｃｅ１が基準浄化率ＲＲへ向けて減少しているときにまでカウンタＣをインクリメントする場合には、実際には失火が生じていない場合にカウンタＣがインクリメントされるおそれがある。そこで本実施形態において、ＣＰＵ５２は、Ｓ２０の処理において肯定判定することをカウンタＣをインクリメントするための条件とした。
【００５６】
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００５７】
本実施形態では、クランク軸４０の回転変動量に基づく失火検出処理を併用する。
図６に、本実施形態にかかる失火検出処理Ｍ５６の手順を示す。図６に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図６において、図３に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００５８】
図６に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、まず、クランク角センサ６０の出力信号ＣＲに基づき、クランク軸４０の回転変動量Δωを算出する（Ｓ３０）。ここで、回転変動量Δωは、圧縮上死点を１回のみ含む所定角度間隔の回転速度を、圧縮上死点の出現タイミングが時系列的に隣り合う一対の気筒のうちの先に圧縮上死点が出現する気筒における値から後に圧縮上死点が出現する気筒における値を減算した値である。次にＣＰＵ５２は、複数の燃焼サイクルに渡って少なくとも１つの圧縮上死点に対応する回転変動量Δωが連続して閾値Δωｔｈ（＜０）以下となるか否かを判定する（Ｓ３２）。この処理は、気筒＃１〜＃４のうちの特定の気筒において、複数の燃焼サイクルに渡って連続的に失火が生じているか否かを判定する処理である。ＣＰＵ５２は、Ｓ３２の処理において肯定判定する場合、Ｓ１６の処理に移行する一方、Ｓ３２の処理において否定判定する場合、Ｓ１０の処理に移行する。
【００５９】
このように、本実施形態では、クランク軸４０の回転変動量Δωに基づく失火検出処理と、浄化率Ｒｃｅ１に基づく失火検出処理とを併用する。このため、回転周波数が共振周波数帯からわずかにずれた領域において、失火が生じても失火が生じていない場合と比較して回転変動量に優位な差が生じず、Ｓ３０，Ｓ３２の処理によっては失火が生じていることを判定できない場合であっても、浄化率Ｒｃｅ１に基づき失火が生じていると判定することができる。
【００６０】
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について、第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００６１】
図７に、本実施形態にかかる失火検出処理Ｍ５６の手順を示す。図７に示す処理は、ＲＯＭ５４に記憶されたプログラムをＣＰＵ５２がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、図７において、図６に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。
【００６２】
図７に示す一連の処理において、ＣＰＵ５２は、まず、回転速度ＮＥが所定速度領域内にあるか否かを判定する（Ｓ４０）。ここで、所定速度領域は、クランク軸４０の回転周波数が上記共振周波数帯からわずかにずれた速度領域であり、失火が生じても失火が生じていない場合と比較して回転変動量に優位な差が生じないおそれがある領域である。ＣＰＵ５２は、Ｓ４０の処理において肯定判定する場合、Ｓ１０の処理に移行する一方、Ｓ４０の処理において否定判定する場合、Ｓ３０の処理に移行する。
【００６３】
＜対応関係＞
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。［１］添加処理は、上流側濃度推定処理Ｍ１０、排気流量算出処理Ｍ１６、流入ＮＯｘ量算出処理Ｍ１８、目標吸着量算出処理Ｍ３０、浄化率算出処理Ｍ３２、還元ＮＯｘ量算出処理Ｍ３４、アンモニア消費量算出処理Ｍ３６、スリップ量算出処理Ｍ３８、アンモニア供給量算出処理Ｍ４０、添加量算出処理Ｍ４２，Ｍ４６、アンモニア消費量算出処理Ｍ４４、選択処理Ｍ４８、操作処理Ｍ５０に対応する。判定処理は、図１のＳ１２〜Ｓ１６の処理や、図５のＳ１２〜Ｓ１６，Ｓ２０〜Ｓ２６の処理に対応する。［２］所定値は、基準浄化率ＲＲと閾値との和に対応する。［３，４，５］可変設定処理は、Ｓ１２の処理に対応する。［６］図５の処理に対応する。［７］添加量算出処理は、上流側濃度推定処理Ｍ１０、排気流量算出処理Ｍ１６、流入ＮＯｘ量算出処理Ｍ１８、目標吸着量算出処理Ｍ３０、浄化率算出処理Ｍ３２、還元ＮＯｘ量算出処理Ｍ３４、アンモニア消費量算出処理Ｍ３６、スリップ量算出処理Ｍ３８、アンモニア供給量算出処理Ｍ４０、添加量算出処理Ｍ４２，Ｍ４６、アンモニア消費量算出処理Ｍ４４、選択処理Ｍ４８に対応する。［８］図６および図７に対応する。
【００６４】
＜その他の実施形態＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００６５】
・「可変設定処理について」
上記実施形態では、吸入空気量Ｇａ、排気温Ｔｅｘｕおよび吸着量Ｑｓｃｒに基づき基準浄化率ＲＲを可変設定したがこれに限らない。またたとえば、吸入空気量Ｇａ、排気温Ｔｅｘｕおよび吸着量Ｑｓｃｒに関しては、それら３つのパラメータのうちの１つのみに基づいて可変設定したり、２つのみに基づいて可変設定したりしてもよい。また、吸入空気量Ｇａに代えて排気流量Ｆｒを用いてもよい。また、ＳＣＲ２６に熱電対等の温度センサを備え、その検出値を排気温に代えて用いてもよい。
【００６６】
また、たとえば基準浄化率ＲＲを可変設定する処理の入力パラメータとして、回転速度ＮＥを用いてもよい。回転速度ＮＥは、排気流量Ｆｒと正の相関を有するパラメータである。また、ＳＣＲ２６の温度と相関を有するパラメータとして、図１の過給機１４とＮＳＲ２２との間の排気の温度を用いてもよい。
【００６７】
なお、可変設定処理を実行することは必須ではない。
・「判定処理について」
図５の処理において、Ｓ２０の処理において否定判定される場合、Ｓ２４の処理に移行するようにしてもよい。これは、Ｓ１４の処理において肯定判定される期間において、Ｓ２０の処理において肯定判定される状態の累積時間が所定時間Ｃｔｈとなることにより失火が生じたと判定する処理となる。
【００６８】
失火が生じたと判定する判定処理としては、浄化率Ｒｃｅ１が所定値（基準浄化率ＲＲ＋閾値）よりも大きい場合に、失火が生じたと判定するものに限らない。たとえば、排気流量Ｆｒの減少量（減少する場合に正）が所定量以下である場合にＮＯｘ濃度センサ６６によって検出される下流側濃度Ｄｄｎｏが規定量以上減少する場合に失火と判定する処理であってもよい。ここで、排気流量Ｆｒの減少量が所定量以下であることは、失火が生じない場合にはＳＣＲ２６の浄化率の上昇量が小さいことを保証する条件である。
【００６９】
・「浄化率算出処理について」
上記実施形態では、内燃機関１０の動作点を規定する回転速度ＮＥおよび噴射量Ｑに基づき上流側濃度Ｄｕｎｏを算出したが、これに限らない。たとえば、ＳＣＲ２６の上流に空燃比センサを備え、その検出値を加味して上流側濃度Ｄｕｎｏを算出してもよい。また、たとえばＳＣＲ２６の上流にＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサを備え、その検出値を用いて浄化率を算出してもよい。この場合、失火が生じる場合には失火が生じない場合と比較すると、上流側濃度Ｄｕｎｏが小さくなる。しかし、尿素水添加量Ａｄが失火が生じない前提での量となることから、浄化率が大きい値に算出される傾向がある。
【００７０】
・「添加量算出処理について」
ＳＣＲ２６から下流に流出するＮＯｘ量を開ループ制御によって低減するための操作量として尿素水添加量Ａｄを算出する添加量算出処理としては、上記実施形態において例示したものに限らない。たとえば、常時当量比制御のみを実行してもよい。またたとえば、回転速度ＮＥおよび噴射量を入力変数とし尿素水添加量Ａｄを出力変数とするマップデータが予めＲＯＭ５４に記憶された状態で、ＣＰＵ５２が尿素水添加量Ａｄをマップ演算してもよい。
【００７１】
・「失火検出処理について」
図６や図７では、浄化率Ｒｃｅ１に基づく失火検出処理として、図３に示した処理を例示したが、これに限らない。たとえば図５に示した処理であってもよい。
【００７２】
・「失火検出装置について」
失火検出装置としては、ＣＰＵ５２とＲＯＭ５４とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路（たとえばＡＳＩＣ等）を備えてもよい。すなわち、失火検出装置は、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア処理回路や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。すなわち、上記処理は、１または複数のソフトウェア処理回路および１または複数の専用のハードウェア回路の少なくとも一方を備えた処理回路によって実行されればよい。
【００７３】
・「内燃機関について」
ＳＣＲ２６の下流にアンモニア酸化触媒を備えてもよい。この場合、ＮＯｘ濃度センサ６６を、アンモニア酸化触媒とＳＣＲ２６との間に設けてもよく、またたとえばアンモニア酸化触媒の下流に設けてもよい。
【００７４】
また、内燃機関としては、４気筒の内燃機関に限らない。たとえば直列６気筒の内燃機関であってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０…内燃機関、１２…吸気通路、１４…過給機、１６…燃焼室、１８…燃料噴射弁、２０…排気通路、２２…ＮＳＲ、２４…ＤＰＦ、２６…ＳＣＲ、３０…添加弁、４０…クランク軸、４２…トルクコンバータ、４４…ロックアップクラッチ、４６…有段変速装置、４８…出力軸、５０…制御装置、５２…ＣＰＵ、５４…ＲＯＭ、５６…ＲＡＭ、６０…クランク角センサ、６２…エアフローメータ、６４…排気温センサ、６６…ＮＯｘ濃度センサ、６８…警告灯。
【図１】
2019124193.tif 000003
【図２】
2019124193.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019124193.tif 000006
【図５】
2019124193.tif 000007
【図６】
2019124193.tif 000008
【図７】
2019124193.tif 000009