(57)【要約】【課題】内燃機関の失火検出装置において、半失火の誤検出を低減し、以って失火検出の精度を高めることを課題とする。【解決手段】失火判断基準値Ｋ１より小さい半失火推定基準値Ｋ２を設け、失火判断基準値Ｋ１と半失火推定基準値Ｋ２の範囲における角速度変動値の度数を基に、角速度変動値が失火判断基準値Ｋ１を越えた度数のうち半失火に因るものを考慮して、失火判断基準値Ｋ１を越える度数を基盤として決定される内燃機関の失火状態の是非の判断を行うことを特徴とする。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の失火検出装置において、クランクシャフトの角速度変動値を算出する算出手段と、該算出手段から算出された前記角速度変動値が第１の閾値以上となった第１の度数を記憶する手段と、前記角速度変動値が第１の閾値未満であって、第２の閾値以上となった第２の度数を記憶する手段と、を備え、第１の度数と第２の度数の関係を用いて内燃機関の失火状態を判断すること特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】
内燃機関の失火検出装置において、クランクシャフトの角速度変動値を算出する手段と、第１の閾値と第１の閾値より小さい少なくとも２個以上の異なる閾値を有し、前記算出手段によって算出された前記角速度変動値が第１の閾値以上となった第１の度数を記憶する記憶手段と、第１の閾値と第１の閾値以外の閾値とによって区分された範囲にある前記角速度変動値の第２の度数を記憶する記憶手段と、第１の閾値以外の閾値同士によって区分された範囲にある前記角速度変動値の度数を記憶する前記記憶手段以外の記憶手段と、を備え、前記各記憶手段に記憶された度数の関係を用いて内燃機関の失火状態を判断することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の内燃機関の失火検出装置において、内燃機関の失火状態が肯定された場合に警告手段を作動させることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２の内燃機関の失火検出装置について、前記角速度変動値を対応する他のパラメータにて代用することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項５】
請求項４の内燃機関の失火検出装置について、前記パラメータが爆発行程経過時間の偏差であることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関の失火検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関の燃焼室に供給された燃料が燃焼しない状態（以下、失火という）を種々の方法で検出し、失火が頻繁に生じる状況であれば、使用者にその検出結果について了知せしめ、内燃機関の調整・修理を促していた。
【０００３】
なぜなら、失火が生じると内燃機関から排出される排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯの成分が増加することになるが、斯かる失火が頻繁に生じる状態を放置しておくのは環境保護の観点から好ましくないためである。
【０００４】
多気筒内燃機関のある気筒において失火が生じると、その気筒では燃焼による爆発力が得られず、ピストンを下方に付勢する力が働かないことになる。また、クランクシャフトはピストンの下降力を受けて回転するため、当該爆発行程中に回転力を受けることができない。したがって、クランクシャフトが一定のクランク角度（ＣＡ）を回転するのに要する時間が正常燃焼の場合に比べて相対的に長くなる。即ち、クランクシャフトの角速度が低下し、その爆発行程における機関回転数が低下する。
【０００５】
この失火による機関回転数の変動に着目した失火検出方法（又は装置）、即ち、ある気筒の爆発行程中においてクランクシャフトの角速度が他の気筒に比べて相対的に低下した場合には当該気筒において失火が生じたと判断する失火検出方法（又は装置）が公知である（特開平０６−３０７２８４号）。
【０００６】
また、検出された失火の情報を使用者に知らせる方法としては、例えば、点火数に対する失火の検出数の割合が所定レベル以上の場合に警告灯を点灯させるものが知られている。
【０００７】
しかし、上記のような技術には、次のような問題があった。冷間時などの内燃機関が始動し難い状態においては、燻り等のような所望の爆発力を生じない燃焼（以下、半失火）が起きることがある。このような半失火であっても、燃焼自体は行われているため、排出されるＨＣ、ＣＯは正常燃焼時と同程度となる。よって、半失火が生じても特に排気ガスに悪影響を及ぼすことはなく、半失火を失火として検出する必要性がそれほど高いとはいえない。
【０００８】
しかし、半失火の場合は所望の爆発力が得られないため、ピストンを下方へ押す力が弱まり、クランクシャフトの角速度の低下を招くことになる。その結果、爆発行程中のクランクシャフトの角速度が気筒間で相対的に変動（以下、この変動を角速度変動と言い、気筒間における角速度の差、又は後述する爆発行程経過時間の差を角速度変動値と言う。）するため、上記のような従来の失火検出方法（又は装置）では、半失火を失火として検出してしまう場合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、内燃機関の失火検出装置において、半失火の誤検出を低減し、以って失火検出の精度を高めることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
実際、角速度変動値は、正常燃焼の場合であってもある一定の範囲で検出されるため、角速度変動値の有無だけでは失火の判断はできない。このことから、従来技術は、「一定値（以下、失火判断基準値という。）以上の角速度変動値が生じた場合」という条件を用いて失火の有無を判断している。
【００１１】
およそ、燃焼態様が正常燃焼、半失火、失火の順に角速度変動値が大きくなるが、その境界は明確なものではない。そのため、角速度変動値が失火判断基準値を越えた場合であっても、その角速度変動値の発生原因が半失火によるものが存在し、また逆に、失火判断基準値を越えない場合であっても、正常燃焼と断定できるわけではなく、半失火による場合も存在する。このことは、角速度変動値の度数分布（図９）を見れば容易に理解することができる。
【００１２】
図９の２０は正常燃焼の場合の角速度変動値分布、２１は半失火の場合の角速度変動値分布、２２は失火の場合の角速度変動値分布のモデルを示す。正常燃焼の場合は角速度変動値はゼロ近傍に集中して分布する。また、失火が生じた場合には、角速度変動値はある一定の値Ｇに集中して分布する。この様に一極に度数が集中するのは、正常燃焼や失火の場合には、所望の爆発力が得られたか、全く得られなかったかによって角速度変動値がほぼ一定の値に決定されるためである。
【００１３】
一方、半失火の場合には、燻りの状態に応じた爆発力が発生するため、角速度変動値は爆発力に応じて広範囲に渡って分布することになり、半失火であっても失火判断基準値Ｋ１を下回る角速度変動値のものもあれば、失火判断基準値Ｋ１を越える角速度変動値も存在する。
【００１４】
この失火判断基準値Ｋ１は実験的、経験的によって人為的に設定される値である。そのため、半失火の発生頻度のうち、失火判断基準値Ｋ１を越えた度数２３と越えなかった度数２４は互いに独立した関係にあるわけではなく、両者にはある一定の相関関係が存在すると推定できる。
【００１５】
斯かる関係を正しく定式化することは困難であるが、少なくとも半失火による角速度変動値の度数は失火判断基準Ｋ１を境に急激に変化することはなく、失火判断基準値Ｋ１を越える角速度変動値の度数が多くなれば、それに応じて失火判断基準値Ｋ１を下回る角速度変動値の度数も多くなるという関係は認められる。
【００１６】
本発明は上記の関係を利用することによって、失火検出の精度を向上させるものである。その内容は、失火判断基準値Ｋ１より小さい半失火推定基準値Ｋ２を設け、失火判断基準値Ｋ１と半失火推定基準値Ｋ２の範囲における角速度変動値の度数を基に、角速度変動値が失火判断基準値Ｋ１を越えた度数のうち半失火に因るものを考慮して、失火判断基準値Ｋ１を越える度数を基盤として決定される内燃機関の失火状態の是非の判断を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、失火判断基準値Ｋ１以下の領域を複数個に区分して、区分された各領域での各度数の関係を用いて失火判断基準値Ｋ１以上を越えた度数２３を推定することによって内燃機関の失火状態の是非の判断を行うことを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項１に係る発明は、内燃機関の失火検出装置において、クランクシャフトの角速度変動値を算出する算出手段と、該算出手段から算出された前記角速度変動値が第１の閾値以上となった第１の度数を記憶する手段と、前記角速度変動値が第１の閾値未満であって、第２の閾値以上となった第２の度数を記憶する手段と、を備え、第１の度数と第２の度数の関係を用いて内燃機関の失火状態を判断すること特徴とする内燃機関の失火検出装置である。
【００１９】
また、請求項２に係る発明は、内燃機関の失火検出装置において、クランクシャフトの角速度変動値を算出する手段と、第１の閾値と第１の閾値より小さい少なくとも２個以上の異なる閾値を有し、前記算出手段によって算出された前記角速度変動値が第１の閾値以上となった第１の度数を記憶する記憶手段と、第１の閾値と第１の閾値以外の閾値とによって区分された範囲にある前記角速度変動値の第２の度数を記憶する記憶手段と、第１の閾値以外の閾値同士によって区分された範囲にある前記角速度変動値の度数を記憶する前記記憶手段以外の記憶手段と、を備え、前記各記憶手段に記憶された度数の関係を用いて内燃機関の失火状態を判断することを特徴とする内燃機関の失火検出装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は内燃機関１の概略図である。内燃機関１は１番気筒＃１気筒、２番気筒＃２気筒、３番気筒＃３気筒、４番気筒＃４気筒からなる４つの気筒を具備し、それぞれの気筒は一方向に並設されている。この内燃機関１の点火は＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順に行なわれる。各気筒内には気筒内を往復運動可能なピストン２が挿入されている。このピストン２にはコンロッド３が連結され、そのコンロッド３にはクランクシャフト４が連結される。そして、ピストン２の往復運動がコンロッド３とクランクシャフト４によって回転運動に変換される。
【００２１】
クランクシャフト４の近傍にはクランク角センサ（ＮＥセンサ）５が取付けられている。このＮＥセンサ５はクランクシャフト４の角度位置を検出するためのセンサであり、クランクシャフト４が所定ＣＡ回転する毎にパルス（ＮＥ信号）を出力する。例えば、このようなＮＥセンサには、クランクシャフト４にクランクシャフトに同期して回転し、外周に等間隔に形成された凸形状を有しているロータに対し、その近傍に位置するようにクランクケースに設置され、前記凸形状がＮＥセンサ近傍を通過する際にＮＥ信号を発するピックアップ式のものがある。もちろんロータには気筒判別を行う為の欠歯があってもよい。本実施形態においては、クランクシャフト４が３０°ＣＡ回転する毎にＮＥ信号を発する。また、かかるＮＥ信号の出力間隔の逆数を計算するとことによってクランクシャフトの回転数が計算されることになる。
【００２２】
内燃機関１には図示しない気筒判別センサ（Ｇセンサ）が取付けられている。このＧセンサはＮＥセンサ５を代用してもよいし、従来から知られているカムシャフト近傍に取付けるものを用いてもよい。カムシャフト近傍に取付けるタイプのＧセンサは、クランクシャフト４が２回転（７２０°ＣＡ）するごとにパルス（Ｇ信号）を出力するものである。
【００２３】
本実施例におけるＧセンサは、＃１気筒の爆発行程上死点に達する毎にＧ信号を出力する。ＮＥセンサ５とＧセンサはともにＥＣＵに接続され、それぞれのセンサから出力される信号はＥＣＵに入力される。
【００２４】
ＮＥ信号がＥＣＵに入力されると、ＥＣＵ内におけるクランクカウンタ（以下、ＣＡカウンタ）がインクリメントされる。即ち、クランクシャフト４が３０°ＣＡ回転する毎にＣＡカウンタが１つインクリメントされる。そして、ＣＡカウンタはＧ信号の入力により０にリセットされる。
【００２５】
よって、本実施例のようにＧセンサが＃１気筒の爆発行程上死点でＧ信号を発するように設定しておけば、ＣＡカウンタが０となる瞬間は＃１気筒が爆発行程上死点（＃３気筒が爆発行程下死点）にあり、ＣＡカウンタが６となる瞬間は＃３気筒が爆発行程上死点（＃４気筒が爆発行程下死点）にあり、ＣＡカウンタが１２となる瞬間は＃４気筒が爆発行程上死点（＃２気筒が爆発行程下死点）にあり、ＣＡカウンタが１８となる瞬間は＃２気筒が爆発行程上死点（＃１気筒が爆発行程下死点）にあることが識別できる。
【００２６】
図２は、全ての気筒で正常な燃焼が生じた場合であり、図３、図４はそれぞれ＃３気筒で失火、半失火が生じた場合のグラフである。図２、図３、図４に示されたｔは、各気筒において爆発行程上死点から爆発行程下死点まで、クランクシャフト４が３０°ＣＡ回転するのに要した（ＮＥ信号の出力間隔）時間ｔ（ｉ）（以下、ＣＡ所要時間という）をプロットしたものである。即ち、ＣＡカウンタがインクリメントされて次にＣＡカウンタがインクリメントされるまでの時間を示している。ｉはＣＡカウンタに相当する値であり、例えば、ＣＡカウンタが８を示している間の時間がＣＡ所要時間ｔ（８）となる。なお、図２のタイムチャート上では、ＣＡカウンタが８を示している間は、まだｔ（８）は計測されていないため、つまりＣＡカウンタ９が示されてｔ（８）が算出されるので、ＣＡカウンタ８とｔ（８）は３０°ＣＡずれて表示される。図３、図４、図８も同じ。図２のｔの波形は、各気筒間において大きな変化は見られない。一方、図３、図４のｔの波形は、＃３気筒において失火、又は半失火が生じているため、ｔが徐々に増加し、その後の点火順序にあたる気筒（＃４気筒、＃２気筒、＃１気筒）で正常燃焼が行なわれることによって、ｔの波形が徐々に失火、又は半失火が生じる前の状態に戻っていく。
【００２７】
次に、各気筒において爆発行程上死点から爆発行程下死点までクランクシャフトが回転するのに要する時間Ｔ（以下、爆発行程経過時間）を見る。この爆発行程経過時間Ｔは各気筒の爆発行程期間におけるＣＡ所要時間ｔを加算していったものに相当する。したがって、図２のように、各気筒において正常燃焼が行われた場合には、各気筒間での爆発行程経過時間Ｔの大きな変動は見られない。
【００２８】
一方、図３、図４の場合は、失火、又は半失火が生じた気筒（＃３気筒）や、その次の点火順序に当たる気筒（＃４気筒）の爆発行程経過時間Ｔが他の気筒に比べて相対的に長くなる。
【００２９】
次に、クランクシャフトの角速度変動値の算出について説明する。本実施例では、クランクシャフトの角速度変動値を、気筒間の爆発行程経過時間Ｔの差として算出する。このようにクランクシャフトの角速度変動値を気筒間の爆発行程経過時間Ｔの差として算出しても、クランクシャフトの角速度変動と爆発行程経過時間Ｔには、爆発行程経過時間Ｔの逆数がクランクシャフトの爆発行程の平均角速度に相当するという相関を有するから問題はない。
【００３０】
つまり、図２に示すように爆発行程経過時間Ｔが各気筒において一定の値をとれば、クランクシャフトの爆発行程の平均角速度は一定であり、クランクシャフトの角速度変動が生じていないと考えることができ、図３、図４のように爆発行程経過時間Ｔが各気筒間において変動する場合には、クランクシャフトに角速度変動が生じていると考えることができる。そして、爆発行程経過時間Ｔの各気筒間における変動が大きければ、クランクシャフトの角速度変動も大きくなる。
【００３１】
また、クランクシャフトの角速度変動は爆発行程経過時間Ｔ以外のパラメータによっても算出することができる。例えば、ＣＡ所要時間ｔから角速度変動値を算出することも可能であり、内燃機関の回転数から角速度変動値を算出することも可能である。更に、これらのパラメータを用いた場合について、角速度変動値を算出することなく、角速度変動値に代用して用いることも可能である。
【００３２】
爆発行程経過時間Ｔを考える際には、図３、図４からも明らかなように、失火、又は半失火が生じた＃３気筒において爆発行程経過時間Ｔが他の気筒に比べて相対的に長くなるのみならず、その次の点火順序にあたる＃４気筒でも相対的に長くなることに注意する必要がある。
【００３３】
これは、＃３気筒で起きた失火、又は半失火によって、クランクシャフトの角速度が急に低下したため、＃４気筒で正常燃焼が行なわれても、＃４気筒の爆発行程経過時間Ｔが急には元に戻らないことによる。
【００３４】
したがって、両者は爆発行程経過時間Ｔが他の気筒に比べて相対的に長い点では共通するが、その原因については異にする。
【００３５】
そして、失火検出においては両者を区別して取り扱う必要がある。なぜなら、＃４気筒における爆発行程経過時間Ｔを他の気筒と比較して相対的に長いからといって検出してしまうと、失火、又は半失火が生じていないにも拘わらず、失火、又は半失火として検出してしまう虞があり、失火検出の精度が低下してしまうからである。
【００３６】
そこで、図３、図４に示すＣＡ経過時間ｔのグラフに着目して、＃３気筒と＃４気筒の爆発行程経過時間Ｔの区別を行う。
【００３７】
＃３気筒の場合、爆発行程の最初の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（６）より爆発行程の最後の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（１１）が大きくなるという特徴を有している。一方、正常燃焼が行なわれた＃４気筒の場合は、ｔ（１２）＞ｔ（１７）となり、＃３気筒において見られたような特徴は有しない。
【００３８】
これは、＃３気筒においては、失火、又は半失火が生じたため、爆発工程中のクランクシャフトの角速度が単調に減少していくのに対し、＃４気筒においては、正常燃焼が行なわれ、クランクシャフトの角速度が上昇に転じて増加するためである。
【００３９】
したがって、ｔ（ｋ＋ｈ）−ｔ（ｋ）＞０の要件を満たせば、当該気筒における失火、又は半失火によって爆発行程経過時間Ｔが他の気筒より相対的に長くなったと判断することができる。
【００４０】
ただし、車両は加減速を行うため、特に減速時にはｔ（ｋ＋ｈ）−ｔ（ｋ）＞０となる虞も生じる。したがって、車両の加減速を考慮してｔ（ｋ＋ｈ）−ｔ（ｋ）＞＝Ｋ３（Ｋ３は正の値）とう条件を用いることもできる。ここでＫ３はＫ１、Ｋ２とは別に定められる基準値を示し、実験的、経験的に求められる。
【００４１】
ｔ（ｋ）は爆発行程の最初のＡ°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間を示し、ｔ（ｋ＋ｈ）は爆発行程の最後のＡ°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間を示す。また、ｋ＝（ｎ−１）・（ｈ＋１）、ｎ＝１、２、３、４の関係があり、ｈ＝（１８０°ＣＡ／Ａ°ＣＡ）−１の関係がある。ここで、ＮＥセンサはクランクシャフトがＡ°ＣＡ毎にＮＥ信号を発するものとする。したがって、本実施例では、Ａ＝３０、ｈ＝５、ｋ＝０、６、１２、１８となる。
【００４２】
このように、ある気筒における爆発行程経過時間Ｔがその気筒において生じた失火、又は半失火によって相対的に長くなっているのか、他の気筒における失火、又は半失火の影響を受けて長くなっているのかを区別した上で、次にクランクシャフトの角速度変動値を算出すればよい。上述したように、このクランクシャフトの角速度変動値は爆発行程経過時間Ｔの変動と考えることができるから、爆発行程経過時間Ｔの偏差ΔＴを用いて代用できる。
【００４３】
ある気筒における爆発行程経過時間をＴ（ｎ）とする。そうすると、当該気筒の点火順序が１つ前の気筒の爆発行程経過時間はＴ（ｎ−１）、当該気筒より直後の点火順序にあたる気筒の爆発行程経過時間はＴ（ｎ＋１）となる。
【００４４】
そして、爆発行程経過時間Ｔの偏差ΔＴ（ｎ）はＴ（ｎ）から点火順序が２つ前の気筒におけるＴ（ｎ−２）を減算して得られる（ΔＴ（ｎ）＝Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−２））。
【００４５】
次に、このようにして算出された偏差ΔＴを、その大きさに応じてカウントしていく。即ち、偏差ΔＴが失火判断基準値Ｋ１以上（Ｋ１＝＜ΔＴ）であれば、カウンタ１が１つインクリメントされる。また、偏差ΔＴが半失火推定基準値Ｋ２以上であり、失火判断基準値Ｋ１未満（Ｋ２＜＝ΔＴ＜Ｋ１）であれば、カウンタ２が１つインクリメントされる。
【００４６】
従来は、カウンタ１の全点火数に対する割合が所定値以上であれば、内燃機関が失火状態にあることが肯定されていた。しかしながら、半失火が生じ易い状況にあれば、カウンタ１の度数に占める半失火が原因によるものの割合が増加することになるが、斯かる場合においても内燃機関の失火状態を肯定し、警告手段を作動させることは適当でないことは上述した通りである。
【００４７】
そこで、カウンタ２の度数を基に、カウンタ１の度数に占める半失火が原因によるものの割合（又は度数）を推定して、内燃機関の失火状態を判断する条件を修正する。
【００４８】
そして、半失火推定基準値Ｋ２は経験的、実験的に求められる値であるが、カウンタ１の度数のうち半失火が原因でカウントされた割合をカウンタ２によって推定するのであるから、なるべくカウンタ２は半失火によって生じた偏差ΔＴがカウントされるべきである。したがって、正常燃焼によって生じる偏差ΔＴがカウンタ２にカウンタされないようにＫ２を決定すべきである。
【００４９】
図９のように、分布２０がＫ２に係らないようにＫ２を決定するほうがよい。
【００５０】
次に斯かる修正された条件（以下、失火状態の判断条件と言う。）について説明する。
【００５１】
失火状態の判断条件の第１の例は、後述するようにクランクシャフトが所定数回転した時、カウンタ２の度数に係数ｋを掛けた値をカウンタ１の度数から差引いた値が所定値ａ以上であれば、内燃機関の失火状態を肯定する（カウンタ１−カウンタ２×ｋ＞＝ａ）。ここで、係数ｋとは、カウンタ１の度数のうち、半失火が原因でカウントされた割合をカウンタ２によって推定するための係数であり、例えば、内燃機関の状態等から実験的に求められる値であってもよいし、図９に示す領域Ｂの度数分布の傾きなどから決定してもよい。また、ｋは単なる係数でなくても冷却水温、吸気温度、吸気圧等の関数であってもよい。また、所定値ａは失火による排気ガス中のＣＯ、ＨＣ成分の増分量との関係で決定される値である。
【００５２】
このように失火状態の判断条件を設定することによって、失火状態を肯定する際に半失火の影響を排除することができるため、内燃機関の失火検出装置の精度が向上する。
【００５３】
失火状態の判断条件の第２の例は、後述するようにクランクシャフトが所定数回転した時、カウンタ１の度数が所定値ｂ以上であり、カウンタ２が所定値ｃ以下のときには内燃機関の失火状態を肯定する（ｂ＝＜カウンタ１、ＡＮＤ、カウンタ２＝＜ｃ）。ここで、所定値ｃは、カウンタ２の度数が所定値ｃ以下であれば、カウンタ１の度数に与える半失火の影響が小さいと判断される程度の値である。なお、所定回数ｂは、失火による排気ガス中のＣＯ、ＨＣ成分の増分量との関係で決定される値である。
【００５４】
このように、カウンタ２が所定値以下の場合には、半失火の発生件数が小さいと判断できるため、カウンタ１の度数を基に内燃機関の失火状態の判断を行うことができ、また、検出精度も低下しない。
【００５５】
逆に、カウンタ２が所定値以下の場合には、半失火が偶然に生じたものと考えるのが普通であり、このような場合には、カウンタ１の度数のうち半失火によるものと、カウンタ２の相関関係を認めるのは適当ではない。よって第２の失火状態の判断条件を用いることは失火検出精度の向上に寄与する。
【００５６】
失火状態の判断条件の第３の例は、後述するようにクランクシャフトが所定数回転した時、カウンタ１の度数が所定値ｄ以上であり、カウンタ２の度数のカウンタ１の度数に対する割合が所定値ｅ以下であるときには、失火状態を肯定する（ｄ＝＜カウンタ１、ＡＮＤ、カウンタ２／カウンタ１＝＜ｅ）。これも、第２の例と同様に半失火がカウンタ１の度数に与える影響から内燃機関の失火状態を判断するものであり、ｅの値も斯かる観点から決定される。所定値ｄは、失火による排気ガス中のＣＯ、ＨＣ成分の増分量との関係で決定される値である。
【００５７】
かかる条件も第２の例と同様の効果を有する。また、これらの条件を組合せて用いることも可能である。
【００５８】
次に、半失火を検出し、その検出情報を処理して警告手段の作動を行うための失火検出ルーチンについて説明する（図５、図６）。本ルーチンは、各気筒が爆発行程下死点に達したとき、即ち、ＣＡカウンタが１、７、１３、１９を示すときに実施される。即ち、ＣＡカウンタが６であれば＃１気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチン、ＣＡカウンタが１２であれば＃３気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチン、ＣＡカウンタが１８であれば＃４気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチン、ＣＡカウンタが０であれば＃２気筒の爆発行程終了後に実行されるルーチンとなる。各ルーチンが開始されるとステップ１０１においてルーチン実施カウンタｍがインクリメントされる。　したがって、ルーチン実施カウンタは点火毎にインクリメントされることになる。
【００５９】
その後、ステップ１０３へ進み、今回のルーチン開始時刻Ｔｉｍｅを記憶する。そしてステップ１０５へ進み、今回の時刻Ｔｉｍｅから前回の時刻Ｔｉｍｅ’を差し引いて本ルーチンが始まる直前の爆発行程経過時間Ｔ（ｍ）を算出する。この爆発行程経過時間Ｔ（ｍ）の算出には、ＣＡ所要時間ｔを加算して求めることもできる。
【００６０】
次に、ステップ１０７では、爆発行程の最初の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（ｋ）と爆発行程の最後の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間Ｔ（ｋ＋ｈ）の大小関係を比較して、ｔ（ｋ＋ｈ）―ｔ（ｋ）＞Ｋ３であれば、ステップ１０９に進む。それ以外の場合には、ステップ１１９に進む。
【００６１】
ステップ１０９では、爆発行程経過時間偏差（以下、偏差という。）ΔＴ（ｍ）を計算する。偏差ΔＴ（ｍ）はステップ１０５で計算したＴ（ｍ）から点火順序が２つ前の気筒におけるＴ（ｍ−２）を減算して得られる（ΔＴ（ｍ）＝Ｔ（ｍ）−Ｔ（ｍ−２））。このステップ１０９は請求項１に記載の算出手段に該当する。
【００６２】
その後、ステップ１１１に進み、算出された偏差ΔＴが失火判断基準値Ｋ１を越えているかどうかの判断を行う。
【００６３】
ステップ１１１で、ΔＴが失火判断基準値Ｋ１を越えた場合には、ステップ１１３に進み、カウンタ１をインクリメントする。その後、警告手段作動ルーチンへ進む。このカウンタ１は請求項１に記載の第１の度数を記憶する手段に相当する。
【００６４】
ステップ１１１で、ΔＴが失火判断基準値Ｋ１を越えなかった場合には、ステップ１１５に進み、ΔＴが半失火推定基準値Ｋ２を越えているかどうかを判断する。
【００６５】
ステップ１１５において、ΔＴが半失火推定基準値Ｋ２を越えていた場合には、ステップ１１７に進みカウンタ２をインクリメントする。その後、ステップ１１９へ進む。また、ステップ１１５において、ΔＴが半失火判断基準値Ｋ２を越えなかった場合も、ステップ１１９へ進む。このカウンタ２は請求項１に記載の第２の度数を記憶する手段に相当する。
【００６６】
なお、カウンタ１によってカウントされた数は、図９における領域Ａに分布する度数に相当し、カウンタ２によってカウントされた数は領域Ｂに分布する度数に相当する。
【００６７】
ステップ１１９においては、ルーチン実施カウンタｍが所定回転数Ｊ以上カウントされているか否かを判断する。前記所定回転数Ｊとは、例えば、クランクシャフトが１０００回転する間の点火回数などが考えられる。４気筒の内燃機関の場合では、クランクシャフトが７２０度回転する間に点火が４回行なわれるため、内燃機関が１０００回転するのに必要となる点火回数は２０００回となる。ステップ２００において、ルーチン実施カウンタｍが所定回数Ｊカウントされていると判断された場合には、警告手段作動ルーチンに進む。一方、ステップ１１９において、ルーチン実施カウンタｍが所定回数Ｊだけカウントされていると判断されなかった場合には、ルーチンは終了する。
【００６８】
警告手段作動ルーチンにおいては、まず、ステップ２０１において、失火状態の判断条件が成立したか否かの判断を行う。失火状態の判断条件が成立していなければ、内燃機関は正常に運転されていると判断できるため、ステップ２０５に進み、ルーチン実施カウンタ、カウンタ１、及びカウンタ２をリセットして、ルーチンを終了させる。一方、失火状態の判断条件が成立していた場合には、失火が生じ易い状態（失火状態）に内燃機関があると判断する。即ち、排気ガス中にＨＣ、ＣＯ成分が増加している状況にあると推定できるため、ステップ２０３に進み、警告手段の作動を指示する。その後、ステップ２０５に進み、ルーチン実施カウンタ、カウンタ１、及びカウンタ２をリセットしてルーチンを終了する。以上が失火検出装置の作動ルーチンの説明である。
【００６９】
本発明は、次のように実施してもよい。気筒毎に前記カウンタ１及び前記カウンタ２と同様の機能を有するカウンタ１（Ｌ）、カウンタ２（Ｌ）を設定する。Ｌは気筒番号。そして、警告手段作動ルーチンにおいて、各カウンタ１（Ｌ）、カウンタ２（Ｌ）を加算し、前記カウンタ１のカウント数、前記カウンタ２のカウント数を算出する。この場合、Ｌ気筒におけるカウンタ２（Ｌ）の領域Ｂに分布する度数が所定値以上であれば、その気筒におけるカウンタ１（Ｌ）は半失火が原因でカウントされた割合が多いため、前記加算から排除する。そして、その結果得られたカウンタ１とカウンタ２のカウント数の関係から警告手段を作動するかどうかを判断することもできる。
【００７０】
また、次のように偏差ΔＴの代わりに次の補正偏差ΔＴ’を用いることもできる。偏差ΔＴ（ｎ）は車両の加減速によっても生じることがあるため、このまま失火・半失火による偏差として考えることができない場合がある。そこで、次のように車両の加減速を考慮した補正偏差ΔＴ’（ｎ）を算出する。
【００７１】
加減速による発生する爆発行程経過時間Ｔの偏差分は、失火、又は半失火が生じる前の点火順序に当たる気筒及びその前の点火順序に当たる気筒の爆発工程経過時間の偏差ΔＴ（ｎ−１）、ΔＴ（ｎ−２）の和を２で割った値から得られる。例えば、＃３気筒で失火が生じている場合には、偏差ΔＴ（２）が急激に上昇するが、その前のΔＴ（１）及びもう１つ前のΔＴ（４）は失火又は半失火の影響を受けていない偏差、即ち車両の加減速よる偏差と考えることができる。そして、この場合の加減速分の経過時間の偏差αは２α＝Ｔ（１）＋Ｔ（４）と考えて算出する。このαを偏差ΔＴ（ｎ）から減算して補正偏差ΔＴ’（ｎ）を算出する（図７）。
【００７２】
また、加減速を考慮した別の実施例を説明する。ある気筒の偏差ΔＴを考えている場合、当該気筒において、爆発行程の最後の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（ｋ＋ｈ）から最初の３０°ＣＡをクランクシャフトが回転するのに要する時間ｔ（ｋ）を減算した値Ｘ１と、ｔ（ｋ＋ｈ）とｔ（ｋ）のそれぞれ３６０°ＣＡ前に相当するｔ’（ｋ＋ｈ）、ｔ’（ｋ）から求めたＸ２（＝ｔ’（ｋ＋ｈ）−ｔ’（ｋ））とを比較する。比較の方法としては、Ｘ１−Ｘ２＞Ｋ４が成立するか否かの判断を行う。かかる条件が非成立の場合には、偏差ΔＴは加減速によるものと考えられ、かかる条件が成立した場合には、偏差ΔＴは失火、又は半失火によるものと推定することができる。
【００７３】
なぜなら、ある短い時間で考えた場合、クランクシャフトの角速度の加速度は直線的に変化すると仮定することができる。したがって、例えば、車両が減速している場合であって、失火や半失火が生じない場合にはＸ１とＸ２はほぼ同じ値を示すことになる（図８破線）。
【００７４】
しかし、当該気筒で失火が生じた場合（図８実線）には、Ｘ１’の値がＸ２’の値に比べて大きな値を有することとなるため、失火を推定することができる。なお図８におけるＸ２’はゼロである。
【００７５】
斯かる要件を、先の実施例に付加することによって、より精度よく失火の検出を行うことができる。
【００７６】
また、別の実施例として、失火判断基準値Ｋ１以下の領域を３つに区分し、各区分をそれぞれＡＡ、ＢＢ、ＣＣとし、区分ＡＡがＫ１以上の区分に隣接するとする。区分ＣＣに分類される角速度変動値の度数と区分ＢＢに分類される角速度変動値の度数との関係と、区分ＢＢに分類される角速度変動値の度数と区分ＡＡに分類される角速度変動値の度数の関係とから３つの区分に分類された角速度変動値の度数に一定の関係があると判断できた場合、その関係をもとに区分ＡＡとＫ１以上の領域の度数のうち半失火が原因による度数との関係を推測することが可能になる。
【００７７】
前記一定の関係とは、例えば、区分ＣＣから区分ＡＡにかけて度数が直線的に減少していくという関係、又は２次曲線的に減少してくという関係があれば、区分ＡＡからその関係を用いてＫ１以上の領域の度数のうち半失火が原因とよる度数との関係を推測することができる。図１０参照。
【００７８】
斯かる実施例においては、角速度変動値の値が失火判断基準値Ｋ１以下の各区分に分類される角速度変動値の度数から、Ｋ１を越える半失火による度数を推測することが出る。したがって、より精度の高い失火検出が可能となる。
【００７９】
【発明の効果】
このように、半失火による角速度変動の影響を失火状態の判断条件に組み込んだので、より精度の高い失火の検出結果が得られる。これにより、半失火の影響による不要な警告手段の作動が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の断面図である。
【図２】本発明の実施例の正常燃焼時のタイムチャートを示す図である。
【図３】本発明の実施例の失火発生時のタイムチャートを示す図である。
【図４】本発明の実施例の半失火発生時のタイムチャートを示す図である。
【図５】本発明の実施例の失火検出ルーチンのフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の実施例の警告手段作動ルーチンのフローチャートを示す図である。
【図７】補正偏差のタイムチャートを示す図である。
【図８】加速度補正のタイムチャートを示す図である。
【図９】角速度変動値の分布図である。
【図１０】角速度変動値の分布図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…ピストン
３…コンロッド
４…クランクシャフト
５…クランク角センサ
＃１気筒…１番気筒
＃２気筒…２番気筒
＃３気筒…３番気筒
＃４気筒…４番気筒
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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