(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼状態を適切に判定する。【解決手段】本発明は、複数気筒を有する内燃機関において燃焼状態を判定するための内燃機関の燃焼状態判定装置を提供する。該装置は、内燃機関の回転に関する回転信号を出力する回転信号出力手段を備え、該回転信号に基づき、燃焼行程が連続する関係を有する２つの任意の気筒のそれぞれに関して、燃焼行程で第１所定回転角度回転するのに要した第１時間Ｔ（ｘ）およびこの第１所定回転角度に対して所定クランク角の位相差をもって第２所定回転角度回転するのに要した第２時間Ｔ（ｘ＋ＣＡ）を求める。そしてこれら４つの時間に基づいて求められる２階差分値に基づいて燃焼状態が判定される。当該装置は、機関負荷が所定負荷以下のときそのような燃焼状態判定を禁止する禁止手段と、機関暖機完了前は該禁止手段の作動を抑制する抑制手段とを備える。【選択図】図２
2012036832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数気筒を有する内燃機関において燃焼状態を判定するための内燃機関の燃焼状態判定装置において、
燃焼状態判定システムであって、
内燃機関の回転に関する回転信号を出力する回転信号出力手段と、
前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、任意気筒の燃焼行程において内燃機関が第１所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第１計測手段と、
前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、前記任意気筒の燃焼行程に燃焼行程が連続する別の気筒の燃焼行程において同内燃機関が前記第１所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第２計測手段と、
前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、前記第１計測手段が計測対象とする回転角度に対して所定クランク角の位相差をもって同内燃機関が第２所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第３計測手段と、
前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、前記第２計測手段が計測対象とする回転角度に対して前記所定クランク角の位相差をもって同内燃機関が前記第２所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第４計測手段と、
前記第１計測手段により求められた計測値および前記第２計測手段により求められた計測値の差を求める第１差算出手段と、
前記第３計測手段により求められた計測値と前記第４計測手段により求められた計測値との差を求める第２差算出手段と、
前記第１差算出手段により求められた値と前記第２差算出手段により求められた値との差を求める第３差算出手段と、
該第３差算出手段により算出された値に基づいて内燃機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段と
を備えた燃焼状態判定システムと、
機関負荷が所定負荷以下のとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する禁止手段と、
機関暖機完了前において前記禁止手段の作動を抑制する抑制手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態判定装置。
【請求項２】
前記抑制手段は、前記禁止手段の作動を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態判定装置。
【請求項３】
前記抑制手段は、機関暖機完了前、前記所定負荷を、機関暖機完了後の第１所定負荷よりも低い負荷に設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態判定装置。
【請求項４】
大気圧を検出するための大気圧検出手段と、
前記大気圧検出手段によって検出された大気圧が所定圧以下のとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する第２禁止手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の燃焼状態判定装置。
【請求項５】
基準点火時期からの点火遅角量が所定量を超えているとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する第３禁止手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の燃焼状態判定装置。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化用触媒の温度が所定温度を超えているとき、該排気浄化用触媒の劣化を抑制するように作動する触媒劣化抑制制御手段と、
前記触媒劣化抑制制御手段が前記排気浄化用触媒の劣化を抑制するように作動しているとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する第４禁止手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の内燃機関の燃焼状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼状態を判定するための内燃機関の燃焼状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、奇数の気筒からなる内燃機関に発生した失火を検出する内燃機関の失火検出装置を開示する。特許文献１の記載によれば、当該内燃機関では、回転角センサの出力に基づき、内燃機関が任意気筒の燃焼行程に所定角度回転するのに要する時間Ｔ（ｘ）、燃焼行程が連続する次の気筒の燃焼行程に同所定角度回転するのに要する時間Ｔ（ｘ＋１）、上記時間Ｔ（ｘ）の開始から３６０゜クランク角度後に所定角度回転するのに要する時間Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）、および上記時間Ｔ（ｘ＋１）の開始から３６０゜クランク角度後に所定角度回転するのに要する時間Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１）がそれぞれ計測される。そして、これらに基づいて２階差分値［｛Ｔ（ｘ）−Ｔ（ｘ＋１）｝−｛Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ）−Ｔ（ｘ＋３６０゜ＣＡ＋１）｝］が算出され、該値と失火判定値とを比較することによって失火の有無が判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２１７４８８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、内燃機関の発生トルクが低いときには、燃焼室での混合気の燃焼が悪化しても、内燃機関の回転速度の変動は、内燃機関の発生トルクが高いときの回転変動に比べて、小さい。それ故、このような場合に、上記特許文献１の装置で失火を判定することは好ましくない。
【０００５】
他方、内燃機関の発生トルクが低いときにそのような判定を全く行わないとすると、そのような判定を行う機会に恵まれない虞がある。
【０００６】
そこで、本発明はかかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、内燃機関の燃焼状態をより適切に判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数気筒を有する内燃機関において燃焼状態を判定するための内燃機関の燃焼状態判定装置を提供する。該燃焼状態判定装置は、燃焼状態判定システムと、機関負荷が所定負荷以下のとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する禁止手段と、機関暖機完了前において前記禁止手段の作動を抑制する抑制手段とを備える。前記燃焼状態判定システムは、内燃機関の回転に関する回転信号を出力する回転信号出力手段と、前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、任意気筒の燃焼行程において内燃機関が第１所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第１計測手段と、前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、前記任意気筒の燃焼行程に燃焼行程が連続する別の気筒の燃焼行程において同内燃機関が前記第１所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第２計測手段と、前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、前記第１計測手段が計測対象とする回転角度に対して所定クランク角の位相差をもって同内燃機関が第２所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第３計測手段と、前記回転信号出力手段からの回転信号に基づき、前記第２計測手段が計測対象とする回転角度に対して前記所定クランク角の位相差をもって同内燃機関が前記第２所定回転角度回転するのに要した時間若しくは相当値を求める第４計測手段と、前記第１計測手段により求められた計測値および前記第２計測手段により求められた計測値の差を求める第１差算出手段と、前記第３計測手段により求められた計測値と前記第４計測手段により求められた計測値との差を求める第２差算出手段と、前記第１差算出手段により求められた値と前記第２差算出手段により求められた値との差を求める第３差算出手段と、該第３差算出手段により算出された値に基づいて内燃機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段とを備える。
【０００８】
前記抑制手段は、前記禁止手段の作動を禁止するとよい。または、前記抑制手段は、機関暖機完了前、前記所定負荷を、機関暖機完了後の第１所定負荷よりも低い負荷に設定するとよい。
【０００９】
大気圧を検出するための大気圧検出手段と、前記大気圧検出手段によって検出された大気圧が所定圧以下のとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する第２禁止手段とがさらに備えられるとよい。
【００１０】
基準点火時期からの点火遅角量が所定量を超えているとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する第３禁止手段がさらに備えられるとよい。
【００１１】
内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化用触媒の温度が所定温度を超えているとき、該排気浄化用触媒の劣化を抑制するように作動する触媒劣化抑制制御手段と、前記触媒劣化抑制制御手段が前記排気浄化用触媒の劣化を抑制するように作動しているとき、前記燃焼状態判定システムによる燃焼状態判定を禁止する第４禁止手段とがさらに備えられるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態が適用された内燃機関を示す概略構成図である。
【図２】図１の内燃機関に適用された内燃機関の燃焼状態判定装置における焼状態判定の原理を説明するための図である。
【図３】第１実施形態の内燃機関の燃焼状態判定装置における燃焼状態判定制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２実施形態における燃焼状態判定制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】第３実施形態における燃焼状態判定制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】第４実施形態における燃焼状態判定制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】第５実施形態における燃焼状態判定制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の燃焼状態判定装置１が適用された内燃機関１０を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１０は、シリンダブロック１２に形成された気筒１３の燃焼室１４で燃料および空気の混合気を燃焼させ、気筒１３でピストン１６を往復移動させることにより動力を発生するものである。内燃機関１０は４気筒機関として構成されている。なお、内燃機関１０は、車両に搭載されている。
【００１５】
内燃機関１０のシリンダヘッドに形成されると共に各燃焼室１４に臨む吸気ポートは、吸気管（吸気マニホールド含む）１８にそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッドに形成されると共に各燃焼室１４に臨む排気ポートは、排気管（排気マニホールドを含む）２０にそれぞれ接続されている。また、シリンダヘッドには、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅが燃焼室１４ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉは、対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Ｖｅは、対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、可変動弁機構、例えば、バルブタイミングと位相角とを可変とする可変バルブタイミング機能を有する動弁機構（図示省略）によって動作させられる。更に、内燃機関１０は、気筒数に応じた数の点火プラグ２２を有し、各点火プラグ２２は、対応する燃焼室１４内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。
【００１６】
吸気管１８は、サージタンク２４に接続されている。サージタンク２４には、給気ライン（吸気管）が接続されており、給気ラインは、エアクリーナ２６を介して、図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインの中途（サージタンク２４とエアクリーナ２６との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）２８およびエアフローメータ３０が組み込まれている。一方、排気管２０には排気浄化用の触媒装置が設けられている。三元触媒を含む前段触媒装置３２およびＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置３４が設けられている。
【００１７】
さらに、内燃機関１０は、複数のインジェクタ３６を有し、各インジェクタ３６は、対応する吸気ポート内に臨むように配置されている。各インジェクタ３６は、各吸気通路にここではガソリンである燃料を噴射する。
【００１８】
上述の各点火プラグ２２、スロットルバルブ２８、各インジェクタ３６および動弁機構等は、内燃機関１０の制御手段として実質的に機能するＥＣＵ３８に電気的に接続されている。ＥＣＵ３８は、何れも図示されないＣＰＵ、記憶装置（ＲＯＭおよびＲＡＭを含む）、入出力ポート、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器を含む。ＥＣＵ３８には、図１に示されるように、クランク角センサ４０、カムポジションセンサ４２、水温センサ４３、上記エアフローメータ３０、吸気圧センサ４４、排気管２０に設けられた空燃比センサ（Ｏ2センサ）４６等の各種センサが電気的に接続されている。ＥＣＵ３８は、点火時期制御手段、吸入空気量制御手段、燃料噴射制御手段、触媒劣化抑制制御手段等としての機能を有し、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサを用いて得られた検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、各点火プラグ２２、スロットルバルブ２８、各インジェクタ３６、動弁機構等を制御する。例えば、触媒装置３２、３４の排気浄化用触媒の温度が所定温度を超えているとき、ＥＣＵ３８は触媒劣化抑制制御手段としての機能を発揮し、燃料カットの禁止、吸入空気量の増大、点火時期の遅角などが生じるように、各点火プラグ２２、スロットルバルブ２８、各インジェクタ３６、動弁機構等を制御する。ただし、クランク角センサ４０は、内燃機関１０の回転に関する回転信号を出力する手段、より具体的には同回転に基づき内燃機関のクランクシャフトの所定の回転角度毎に回転信号を出力する回転信号出力手段として設けられている。クランク角センサ４０は、ここでは、１０°ごとのクランク回転信号を出力する。
【００１９】
ところで、内燃機関１０は、燃焼状態を判定するための上記燃焼状態判定装置１を備える。燃焼状態判定装置は、例えば、燃費改善、排気エミッション改善等に役立ち得る。燃焼状態判定装置１は、機関回転速度の変化または変動に基づいて燃焼状態を判定するシステム（燃焼状態判定システム）を備える。燃焼状態判定装置１は、回転信号出力手段としてのクランク角センサ４０を含み、クランク角センサ４０からの回転信号に基づき演算する演算部を備える。上記ＥＣＵ３８は燃焼状態判定装置１の演算部として機能を担う。燃焼状態判定装置１の演算部は、クランク角センサ４０からの回転信号に基づき以下に具体的に説明する演算を行うように構成された、第１〜第４計測部（第１〜第４計測手段）と、第１〜第３差算出部（第１〜第３差算出手段）と、燃焼状態判定部（燃焼状態判定手段）と、禁止部（禁止手段）と、抑制部（抑制手段）とを含む。これらの部（手段）は、有機的に関係付けられている。第１〜第４計測部（第１〜第４計測手段）と、第１〜第３差算出部（第１〜第３差算出手段）と、燃焼状態判定部（燃焼状態判定手段）とは燃焼状態判定システムに含まれる。禁止部は燃焼状態判定システムに対して実質的に作用し、抑制部は禁止部に対して実質的に作用するように、燃焼状態判定システムと、禁止部と、抑制部とは互いに関係付けられている。ただし、演算部は、クランク角センサ４０からの出力信号およびカムポジションセンサ４２からの出力信号に基づいて気筒判別を行う気筒判別部（気筒判別手段）も有する。
【００２０】
燃焼状態判定装置１の演算機能を担うＥＣＵ３８は、各気筒に関して、クランク角センサ４０からの出力信号およびカムポジションセンサ４２からの出力信号に基づいて、燃焼行程における第１所定時期に内燃機関のクランクシャフトが第１所定回転角度回転するのに要した第１時間Ｔ（ｘ）およびこの第１所定回転角度に対して所定クランク角の位相差をもって内燃機関のクランクシャフトが第２所定回転角度回転するのに要した第２時間Ｔ（ｘ＋ＣＡ）を計測し、更新可能に記憶する。そして、ＥＣＵ３８は、燃焼行程が連続する関係を有する２つの任意の気筒の４つの時間Ｔ（ｘ）、Ｔ（ｘ＋ＣＡ）に基づいて２階差分値を求める。それら２つの気筒のうちの一方の気筒に関する時間Ｔ（ｘ）、Ｔ（ｘ＋ＣＡ）をＴ１（ｘ）、Ｔ１（ｘ＋ＣＡ）と表し、他方の気筒に関する時間Ｔ（ｘ）、Ｔ（ｘ＋ＣＡ）をＴ２（ｘ）、Ｔ２（ｘ＋ＣＡ）と表すとき、２階差分値の導出式は［｛Ｔ１（ｘ）−Ｔ２（ｘ）｝−｛Ｔ１（ｘ＋ＣＡ）−Ｔ２（ｘ＋ＣＡ）｝］と表される。ＥＣＵ３８は、該２階差分値と所定値とを比較することによって燃焼状態を判定することができる。
【００２１】
上記第１時間および上記第２時間の関係は、概念的に図２に表されている。ここでは説明を容易にするため、燃焼行程が連続する関係を有する２つの任意の気筒１３のうち、一方の気筒を第１気筒１３Ａと定め、他方の気筒を第２気筒１３Ｂと定める。また、上記記載にしたがって、第１気筒１３Ａに関する第１および第２時間Ｔ（ｘ）、Ｔ（ｘ＋ＣＡ）をＴ１（ｘ）、Ｔ１（ｘ＋ＣＡ）で表し、第２気筒１３Ｂに関する第１および第２時間Ｔ（ｘ）、Ｔ（ｘ＋ＣＡ）をＴ２（ｘ）、Ｔ２（ｘ＋ＣＡ）で表す。ただし、第２気筒１３Ｂの燃焼行程は、第１気筒１３Ａの燃焼行程に連続し、第１気筒１３Ａの燃焼行程に続く。
【００２２】
ただし、燃焼行程が連続する第１気筒１３Ａと第２気筒１３Ｂとに関して燃焼状態判定原理が説明されるが、これら第１気筒１３Ａおよび第２気筒１３Ｂは燃焼状態判定の度に切り換えられる。燃焼状態判定の度に、ある１組の気筒は、ＥＣＵ３８での演算システム上、最新の関係する４つの時間Ｔ（ｘ）、Ｔ（ｘ＋ＣＡ）が計測された２つの第１および第２気筒１３Ａ、１３Ｂとして選択される。これら気筒に関して燃焼状態の判定が１回行われると、それら気筒が別の１組の気筒に取って代わられるように別の１組の気筒が第１および第２気筒として選択される。具体的には、次の燃焼状態判定の際には、前回の燃焼状態判定の際の１組の気筒のうちの第１気筒の時間Ｔ１（ｘ）、Ｔ１（ｘ＋ＣＡ）がそれまでの第２気筒の時間Ｔ２（ｘ）、Ｔ２（ｘ＋ＣＡ）に置き換えられるように実質的に更新され、それまでの第２気筒の時間Ｔ２（ｘ）、Ｔ２（ｘ＋ＣＡ）がそれまでの第２気筒の燃焼行程と燃焼行程が連続する第３気筒の時間Ｔ３（ｘ）、Ｔ３（ｘ＋ＣＡ）に置き換えられるように実質的に更新される。そして、それら更新後の第１気筒１３Ａ、第２気筒１３Ｂのそれら時間に基づいて次の燃焼状態の判定が行われる。
【００２３】
そして、ここでは、燃焼行程における第１所定時期は上死点後（圧縮上死点後）３０°に設定されている。第１所定回転角度は第２所定回転角度に等しく、１００°に設定されている。また、所定クランク角の位相差は３６０°であるので、各気筒において、第２所定回転角度は、当該各気筒が吸気行程にあるときの回転角度である。したがって、ここでは第２所定回転角度の始まりの時期である第２所定時期は吸気上死点後３０°と定められることができる。なお、これらの第１、第２所定時期、第１、第２所定回転角度、所定クランク角の位相差はこれらに限定されず、任意に定められることができる。
【００２４】
まず、ＥＣＵ３８は、クランク角センサ４０からの出力信号およびカムポジションセンサ４２からの出力信号に基づいて、所定の燃焼判定時期にあると判断すると、第１気筒１３Ａの計測した時間Ｔ１（ｘ）、Ｔ１（ｘ＋ＣＡ）、第２気筒１３Ｂの計測した時間Ｔ２（ｘ）、Ｔ２（ｘ＋ＣＡ）を記憶装置から読み込む。ただし、所定の燃焼判定時期は、例えばいずれかの気筒または所定の気筒が圧縮上死点に位置する時期として設定される。そして、ＥＣＵ３８は、第１および第２気筒１３Ａ、１３Ｂの第１時間の差（Ｔ１（ｘ）−Ｔ２（ｘ））を求め、他方、第１および第２気筒１３Ａ、１３Ｂの第２時間の差（Ｔ１（ｘ＋ＣＡ）−Ｔ２（ｘ＋ＣＡ））を求め、さらにこれらの差を２階差分値として求める。
【００２５】
こうして求められた２階差分値では、クランク角センサ４０において製造上許容されている角度誤差が相殺されている。燃焼行程が連続する２つの任意の気筒の各々に関する、燃焼行程で第１所定回転角度回転するのに要した時間と、該第１所定回転角度に対して所定クランク角の位相差をもって第２所定回転角度回転するのに要した時間とが考慮されるからである。特に、ここでは、所定クランク角の位相差が３６０°であるので、求められる２階差分値では、クランク角センサ４０の誤差が的確に打ち消される。したがって、その２階差分値に表れる異常は、燃焼状態を適切に反映する。
【００２６】
そこで、こうして求められた２階差分値を所定値と比較することでＥＣＵ３８は内燃機関の燃焼状態を適切に判定することができる。具体的には、ここでは、所定値は失火の有無を判定するために予め実験等に基づいて定められた値（失火判定値）であり、該判定により失火の有無が判定される。したがって、当該燃焼状態判定装置は失火判定装置または失火検出装置と称されることができる。また、ここでは、所定値は一定であるが、機関回転速度、吸気圧等の少なくとも１つに基づいて都度、設定されることも可能である。
【００２７】
しかし、上記の如く、内燃機関の発生トルクが低いときにはつまり低負荷運転時には、燃焼室での混合気の燃焼が悪化しても、機関回転速度の変動は、内燃機関の発生トルクが高いときの回転変動に比べて小さい。したがって、内燃機関の発生トルクが低いときには上記２階差分値に燃焼悪化の影響が出難い。それ故、このような場合にまで、一律に燃焼状態を判定することは好ましくない。そこで、ここでは、機関負荷が所定負荷以下のとき、そのような燃焼状態判定を禁止する機能を、ＥＣＵ３８は上記禁止部として発揮する。なお、機関負荷として、例えば、吸入空気量を用いることができる。
【００２８】
ところで、機関負荷が低いときであっても、機関暖機完了前はフリクションが大きいので、燃焼状態悪化の影響が機関回転速度の変化に強く表れる。したがって、そのようなとき、燃焼状態が悪いと、その影響が上記２階差分値に検出可能な程度に表れる。それ故、機関負荷が低いときであるが、機関暖機完了前においては、上記した燃焼状態の判定を実行することができる。そこで、機関暖機完了前には、上記禁止部の作動が抑制される。そのような機能をＥＣＵ３８は上記抑制部として発揮する。なお、機関暖機完了前か否かは、ＥＣＵ３８が、機関冷却水温を検出するために設けられた水温センサ４３からの出力信号に基づいて判断する。具体的には、冷却水温が所定水温と比較され、所定水温以下のとき機関暖機完了前であると判断される。したがって、水温センサ４３はここでは暖機完了前状態検出手段である。なお、油温（エンジンオイルの温度）が所定温度以下か否かで機関暖機完了前か否かが判定されてもよい。
【００２９】
燃焼状態判定装置１による燃焼状態判定制御が、図３に基づいて説明される。ＥＣＵ３８は、機関が始動されると、機関暖機完了前か否かを判定するために、機関冷却水温が所定温度以下か否かを判定する（ステップＳ３０１）。そして、機関冷却水温が所定温度以下のとき（ステップＳ３０１で肯定判定）、上記した燃焼状態の判定が燃焼状態判定システムで実行される（ステップＳ３０３）。
【００３０】
燃焼状態の判定は、上記の如く機関状態を取得して得られた値に基づいて上記演算を行うことで実行される。２階差分値を求めた後のことをここで説明する。ＥＣＵ３８は、２階差分値を所定値と比較する。２階差分値が所定値を超えているとき、それに異常が表れているので、ＥＣＵ３８は失火と判定する（失火判定）。そして、ＥＣＵ３８は図示しない運転席のフロントパネルに設けられた失火警告ランプを点灯させ、運転者に点検および／または修理を促す。これに対して、２階差分値が所定値以下であるとき、失火はないとして、通常の運転状態が維持され、失火警告ランプが点灯することはない。
【００３１】
逆に、機関冷却水温が所定温度を超えるとき（ステップＳ３０１で否定判定）、機関負荷が所定負荷以下か否かが判定される（ステップＳ３０５）。なお、所定負荷はここでは一定であり、第１所定負荷に定められている。第１所定負荷は、燃焼状態に問題があるときに上記２階差分値にある程度の変化が明瞭に表れるか否かを基準として予め実験により定められている。低負荷運転時には、機関負荷が所定負荷以下であるので（ステップＳ３０５で肯定判定）、燃焼状態判定システムでの燃焼状態判定の実行が禁止される（ステップＳ３０７）。したがって、燃焼状態悪化、具体的には失火が生じているにもかかわらず、失火が生じていないと判断されることを防ぐことができる。他方、高負荷運転時には、機関負荷が所定負荷を超えるので（ステップＳ３０５で否定判定）、上記した燃焼状態の判定が実行される（ステップＳ３０３）。
【００３２】
このように、機関暖機完了前か否かの判定が低負荷か否かの判定よりも優先的に行われるので、機関暖機完了前か否かの判定は、燃焼状態判定を禁止する機能（手段）を抑制するか否かの判定として作用する。特にここでは暖機完了前と判断されたときには低負荷か否かの判定（ステップＳ３０５）にたどり着くことができないので、機関暖機完了前か否かの判定は燃焼状態判定を禁止する機能の作動を禁止する機能を含む。したがって、機関暖機完了前に燃焼状態の判定が上記の如く適切に実行されるので、燃焼状態の判定機会を増やすことができる。
【００３３】
なお、機関始動時を含む機関暖機完了前は、一般に、運転者が内燃機関の状態を確認する傾向が強い。したがって、このような時期に燃焼状態を判定し、必要に応じて失火警告ランプを作動させることは、車両のより適切な運転を運転者に促すことをもたらし得る。
【００３４】
次に、本発明に係る第２実施形態が説明される。第２実施形態では、燃焼状態判定の実行を禁止するための判定値である上記所定負荷が可変とされる。これに関連する燃焼状態判定制御の部分でのみ、第２実施形態は、上記第１実施形態と実質的に異なる。そこで、以下では、その相違点を中心に、第２実施形態における燃焼状態判定制御を簡単に説明する。
【００３５】
上記第１実施形態では、機関暖機完了前には燃焼状態判定が直接的に実行されるように、機関暖機完了前には燃焼状態判定を禁止することを回避つまり禁止するように制御ロジックが構築された。しかし、第２実施形態では、機関暖機完了前には、燃焼状態判定が実行されるように、上記所定負荷が変えられる。
【００３６】
以下に、第２実施形態における燃焼状態判定制御が図４に基づいて説明される。ただし、図４のステップＳ４０１、Ｓ４０７〜Ｓ４１１の各々は、上記ステップＳ３０１〜Ｓ３０７に対応するので、これらの説明は実質的に省略される。
【００３７】
ＥＣＵ３８は機関暖機完了前であると判断すると（ステップＳ４０１で肯定判定）、所定負荷を、機関暖機完了後に設定される上記第１所定負荷よりも低い所定下限負荷つまり第２所定負荷に設定する（ステップＳ４０３）。この第２所定負荷は、機関暖機完了前の機関負荷よりも一般に低くなるように定められることができる。
【００３８】
そして、ＥＣＵ３８は、上述の如く、機関負荷が所定負荷以下か否かを判定する（ステップＳ４０７）。機関暖機完了前は、第２所定負荷とされた所定負荷よりも機関負荷が概して高いので、機関負荷が所定負荷以下でないとして（ステップＳ４０７で否定判定）、燃焼状態判定が実行される（ステップＳ４０９）。
【００３９】
そして、機関暖機完了後は（ステップＳ４０１で否定判定）、所定負荷が、上記第１所定負荷に設定される（ステップＳ４０５）。所定負荷が上記第１所定負荷に設定されて、上記の如く、燃焼状態判定を禁止するか否かの判定に対応する、機関負荷が所定負荷以下か否かの判定が行われる（ステップＳ４０７）。機関負荷が所定負荷以下であるときには燃焼状態判定の実行が禁止され（ステップＳ４１１）、他方、機関負荷が所定負荷を超えるときには燃焼状態判定システムで燃焼状態判定が実行される（ステップＳ４０９）。
【００４０】
このように燃焼状態判定の実行を禁止するための判定値である所定負荷を変えることで、機関暖機完了前に、燃焼状態判定の実行を禁止することを抑制することができる。ただし、機関始動開始時に、所定負荷が、このように所定下限負荷つまり第２所定負荷にまで下げられ、その後、機関暖機中に徐々に第１所定負荷まで上げられることも可能である。例えば、機関冷却水温に基づいて、機関冷却水温の上昇に合わせて所定負荷を徐々に大きくさせることが可能である。
【００４１】
次に、本発明に係る第３実施形態が説明される。第３実施形態では、大気圧を検出するための大気圧検出手段が備えられ、大気圧が所定圧以下のとき燃焼状態判定の実行が禁止される。このように禁止する第２禁止手段の機能をＥＣＵは有する。それ以外の構成および制御は上記第１実施形態で既に説明したとおりである。それ故、ここではその相違点に関することのみ説明する。
【００４２】
大気圧が低いときつまり山岳地帯などの高地では、低地で発生させるトルクと同じトルクを発生させるため必要とする空気量（体積）が増加する。それ故、このような場合には、例えばスロットル開度を通常時よりも大きくすることが求められる。その結果、燃焼悪化が生じている気筒があっても、それの機関回転速度への影響は小さくなる。そこで、大気圧検出手段として大気圧センサを設け、該大気圧センサからの出力信号に基づいて検出される大気圧が所定圧以下のとき、上記燃焼状態判定の実行が禁止される。
【００４３】
以下に、第３実施形態における燃焼状態判定制御が図５に基づいて説明される。ただし、図５のステップＳ５０１、Ｓ５０５〜Ｓ５０９の各々は、上記ステップＳ３０１〜Ｓ３０７に対応するので、これらの説明は実質的に省略される。
【００４４】
ＥＣＵ３８は機関暖機完了前であると判断すると（ステップＳ５０１で肯定判定）、大気圧が所定圧を越えるか否かを判定する（ステップ５０３）。そして、大気圧が所定圧を超えるときつまり大気圧が高いとき（ステップＳ５０３で肯定判定)、燃焼状態判定システムで燃焼状態判定が実行される（ステップＳ５０５）。他方、大気圧が所定圧以下のときつまり大気圧が低いとき（ステップＳ５０３で否定判定）、燃焼状態判定システムでの燃焼状態判定の実行が禁止される（ステップＳ５０９）。
【００４５】
以上第３実施形態を説明したが、上記第２実施形態で説明したのと同様に、大気圧に応じて所定負荷を可変とすることで、燃焼状態判定が実行される場合と、燃焼状態判定の実行が禁止される場合とを切り分けるようにすることもできる。
【００４６】
次に、本発明に係る第４実施形態が説明される。第４実施形態では、点火時期制御に関して基準点火時期からの点火遅角量が所定量を超えているとき燃焼状態判定の実行が禁止される。このように禁止する第３禁止手段の機能をＥＣＵは有する。それ以外の構成および制御は上記第１実施形態で既に説明したとおりである。それ故、ここではその相違点に関することのみ説明する。
【００４７】
喩え高負荷時であっても、点火遅角量が大きいときには、正常な燃焼状態にある気筒で発生するトルクが小さくなる。このように低下したトルクによる機関回転速度の変動から燃焼状態悪化を適切に判断することは容易でない。そこで、以下に説明するように、点火遅角量が所定量を超えているとき、燃焼状態判定の実行が禁止される。例えば、点火時期が遅角させられるときには、ノッキング発生を抑制するとき、内燃機関のトルク変動やトルクショックを防止または抑制するときがある。
【００４８】
以下に、第４実施形態における燃焼状態判定制御が図６に基づいて説明される。ただし、図６のステップＳ６０１、Ｓ６０５〜Ｓ６０９の各々は、上記ステップＳ３０１〜Ｓ３０７に対応するので、これらの説明は実質的に省略される。
【００４９】
ＥＣＵ３８は機関暖機完了前であると判断すると（ステップＳ６０１で肯定判定）、基準点火時期からの点火遅角量が所定量以下か否かを判定する（ステップＳ６０３）。そして、点火遅角量が所定量以下のときつまり点火遅角量が小さいとき（ステップＳ６０３で肯定判定)、燃焼状態判定システムで燃焼状態判定が実行される（ステップＳ６０５）。他方、点火遅角量が所定量以下でないとき、つまり点火遅角量が所定量を超えているとき（ステップＳ６０３で否定判定）、燃焼状態判定システムでの燃焼状態判定の実行が禁止される（ステップＳ６０９）。なお、基準点火時期は、ここでは例えば上死点前５°である初期セット点火時期に設定されている。ただし、基準点火時期は可変とされることができ、また種々の制御値が適用されることができる。
【００５０】
以上第４実施形態を説明したが、上記第２実施形態で説明したのと同様に、点火時期に応じて所定負荷を可変とすることで、燃焼状態判定が実行される場合と、燃焼状態判定の実行が禁止される場合とを切り分けるようにすることもできる。
【００５１】
次に、本発明に係る第５実施形態が説明される。第５実施形態では、触媒劣化抑制制御中、つまり排気通路に設けられた排気浄化用触媒の劣化を抑制するための制御が行われているとき、燃焼状態判定の実行が禁止される。このように禁止する第４禁止手段の機能をＥＣＵは有する。それ以外の構成および制御は上記第１実施形態で既に説明したとおりである。それ故、ここではその相違点に関することのみ説明する。
【００５２】
触媒装置３２、３４の排気浄化用触媒の温度が所定温度を超えているとき、ＥＣＵ３８は触媒劣化抑制制御手段としてその機能を発揮し、燃料カットの禁止、吸入空気量の増大、点火時期の遅角などが生じるように、各点火プラグ２２、スロットルバルブ２８、各インジェクタ３６、動弁機構等を制御する。触媒装置３２、３４の排気浄化用触媒の温度が所定温度を超えているとき、燃料カットが実行されると、触媒に冷たく酸素成分の多いガスが流れる。これは触媒および／または触媒部材に温度変化による劣化および酸化による劣化をもたらし得るので、回避される必要がある。そこで、このようなとき、燃料カットが禁止される。しかし、本来、燃料カットが実行されるような運転状態であるので、吸入空気量は少なく、それは噴射される燃料量に対応しない。そこで、燃料噴射に対応させて吸入空気量を増やすようにスロットル開度が所定量大きくされる。しかし、これは内燃機関の出力増大をもたらすので、ＥＣＵ３８は点火時期を遅角させる。このようなときには、燃焼状態判定を適切に行うことが難しいので、燃焼状態判定の実行が禁止される。なお、ここでは、排気浄化用触媒の温度は、機関運転状態に基づいて検出（推定）されるが、温度センサを用いて検出されてもよい。
【００５３】
以下に、第５実施形態における燃焼状態判定制御が図７に基づいて説明される。ただし、図７のステップＳ７０１、Ｓ７０５〜Ｓ７０９の各々は、上記ステップＳ３０１〜Ｓ３０７に対応するので、これらの説明は実質的に省略される。
【００５４】
ＥＣＵ３８は機関暖機完了前であると判断すると（ステップＳ７０１で肯定判定）、排気浄化用触媒の劣化を抑制するように上記触媒劣化抑制制御を行っていないか否かを判定する（ステップ７０３）。そして、触媒劣化抑制制御を行っていないとき（ステップＳ７０３で肯定判定)、燃焼状態判定システムで燃焼状態判定が実行される（ステップＳ７０５）。他方、そのような触媒劣化抑制制御を行っているとき（ステップＳ７０３で否定判定）、燃焼状態判定システムでの燃焼状態判定の実行が禁止される（ステップＳ７０９）。
【００５５】
以上、本発明を第１〜第５実施形態に基づいて説明した。しかし、本発明はこれら実施形態を部分的にあるいは全体的に組み合わせた実施形態を許容する。
【００５６】
また、上記実施形態では、燃焼行程の連続する任意の２つの気筒の各々に関して、燃焼行程で内燃機関が第１所定回転角度回転するのに要した時間である第１時間およびそれに対して所定クランク角の位相差をもって同内燃機関が第２所定回転角度回転するのに要した時間である第２時間を求め、これら第１および第２時間に基づいて２階差分値を求めて燃焼状態を判定した。しかし、２階差分値を求めるための計測値はそのような時間に限定されず、それに相当する他の値であってもよい。例えば第１所定回転角度回転時の角速度や第２所定回転角度回転時の角度度である角速度ωがそれら第１および第２時間の相当値として用いられることができる。
【００５７】
また、上記実施形態の内燃機関は４気筒機関であったが、本発明が適用される内燃機関の気筒数は複数であれば幾つでもよい。また、上記実施形態の内燃機関は、いわゆるポート噴射式のガソリンエンジンであったが、他の構成を備える内燃機関にも本発明は適用され得る。例えば、本発明はいわゆる直噴式内燃機関に適用されることができる。また、内燃機関の燃料はアルコール燃料など、ガソリン以外の燃料であってもよい。さらに、本発明が適用される内燃機関は、車両以外に適用されることができる。
【００５８】
上記実施形態およびその変形例等では本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明はこれらに限定されず、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。
【符号の説明】
【００５９】
１  内燃機関の燃焼状態判定装置
１０  内燃機関
１３  気筒
１４  燃焼室
２２  点火プラグ
３６  インジェクタ
４０  クランク角センサ
Ｖｅ  排気弁
Ｖｉ  吸気弁
【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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