(57)【要約】【課題】筒内圧と燃焼室容積とを乗じた値に基づいて失火検出を行う場合に、精度良く失火検出を行うことができる内燃機関の失火検出装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ４０が、ＰＶｍａｘを算出する処理を実行する（ステップＳ１００）。ＰＶｍａｘの取得に当たっては、ＥＣＵ４０において、上死点ＴＤＣから排気弁開ＥＶＯまでの間の最大値を特定する。ＥＣＵ４０が、失火検出判定値Ｋを算出する処理を実行する（ステップＳ１０２）。θＰＶｍａｘからＴＤＣ対称点のクランク角−θＰＶｍａｘを求め、−θＰＶｍａｘのときのＰＶの値であるＰＶ−θｍａｘを算出する。ＰＶｍａｘからＰＶ−θｍａｘを減算し、得られた差分を失火検出判定値Ｋとする。ＥＣＵ４０が、ステップＳ１０２で算出した値Ｋが所定の閾値αより小さいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の条件の成立が認められた場合、ＥＣＵ４０は、失火しているとの判定を下す処理を実行する（ステップＳ１０６）。【選択図】図５
2012082712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク角に応じて容積が変化する燃焼室に備えられた筒内圧センサと接続し、前記クランク角に応じた前記筒内圧センサの出力を取得するセンサ出力取得手段と、
前記燃焼室を備える内燃機関の燃焼行程中であって圧縮上死点後における、前記筒内圧センサの出力値に基づく筒内圧に当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値である第１ＰＶ値を取得する第１取得手段と、
前記第１ＰＶ値の筒内圧の基となる前記筒内圧センサの出力を取得したクランク角と圧縮上死点との差だけ圧縮上死点の前に位置するクランク角における前記筒内圧センサの出力値に基づく筒内圧に、当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値である第２ＰＶ値を取得する第２取得手段と、
前記第１ＰＶ値と前記第２ＰＶ値との比較に基づいて、前記内燃機関の失火を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】
前記第２取得手段は、
圧縮上死点前において、前記センサ出力取得手段の出力値、前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた筒内圧の値又は前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた筒内圧に当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値を、クランク角に応じて複数記憶する記憶手段と、
前記第１ＰＶ値の筒内圧の基となる前記筒内圧センサの出力を取得したクランク角である第１クランク角を取得する手段と、
前記第１クランク角と圧縮上死点との差だけ圧縮上死点の前に位置するクランク角である第２クランク角を取得する手段と、
前記記憶手段がクランク角に応じて記憶した複数の値のうち前記第２クランク角に相当する値を取得する相当値取得手段と、
前記記憶手段が前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた筒内圧に当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた前記値を記憶する場合には前記相当値取得手段で取得した値自体を、前記記憶手段が前記センサ出力取得手段の前記出力値又は前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた前記筒内圧の値を記憶する場合には前記相当値取得手段で取得した値に前記第１クランク角又は前記第２クランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値を、前記第２ＰＶ値として取得する手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項３】
前記第１取得手段は、前記燃焼室を備える内燃機関の燃焼行程中における、前記筒内圧センサの出力に基づく筒内圧に燃焼室容積を乗じた値の最大値を、前記第１ＰＶ値として取得することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】
前記第２取得手段は、前記第１取得手段が前記第１ＰＶ値を取得したサイクルと同一のサイクル又は前記第１取得手段が前記第１ＰＶ値を取得したサイクルとサイクル間空気量バラツキが実質的に零である他のサイクルにおける、圧縮上死点の前のクランク角における前記筒内圧センサの出力値に基づいて、前記第２ＰＶ値を取得することを特徴とする請求項１乃至３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５】
前記検出手段は、前記第１ＰＶ値と前記第２ＰＶ値との差の大きさに基づいて前記内燃機関の失火を検出する手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記第１ＰＶ値と前記第２ＰＶ値との比の値に基づいて前記内燃機関の失火を検出する手段を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか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】
この発明は、内燃機関の失火検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開昭６１−２３８７６号公報に開示されているように、筒内圧に基づいて失火を判定する技術が知られている。当該公報に開示される技術は、上死点前における所定クランク角と上死点後における所定クランク角とにおいて、それぞれ筒内圧センサの出力に基づき筒内圧を検出している。これらの筒内圧の大小関係に基づいて、失火の有無を判定している。具体的には、当該公報に開示される失火検出方法では、圧縮上死点から前後にほぼ等しいクランク角度位置において上記の２点の筒内圧値を検出した場合には、２つの筒内圧値がほぼ等しければ失火しているとの判定を下している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２３８７６号公報
【特許文献２】特開２００５−０５４７２９号公報
【特許文献３】特開平７−１５８５０１号公報
【特許文献４】特開２００２−３４９３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者は、鋭意研究を行うことにより、筒内圧に行程容積を乗じた値に基づいて失火検出を行うという手法を見出した。筒内圧に行程容積を乗ずることにより、膨張行程における燃焼起因の圧力変化を増幅することができる。筒内圧に行程容積を乗じた値を判定の根拠とすることにより、高い検出分解能を得ることができる。これにより、上記従来の技術のように筒内圧のみに基づいて失火検出を行うよりも、大幅に精度を高めた失火検出を実現することができる。
【０００５】
筒内圧センサは、内燃機関の燃焼室内圧力すなわち筒内圧を高精度に検出することができる。そこで、筒内圧に行程容積を乗じた値に基づいて失火検出を行う際に、筒内圧センサの出力を用いてその筒内圧を検出することが考えられる。しかしながら、仮に、この筒内圧センサの出力にオフセット成分が重畳している場合、筒内圧に行程容積を乗じた値にもそのオフセット成分の影響が含まれてしまう。その影響を考慮に入れないと、筒内圧に行程容積を乗じた値を基として失火検出を行う場合、失火検出の精度が低下してしまう。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、筒内圧と燃焼室容積とを乗じた値に基づいて失火検出を行う場合に、精度良く失火検出を行うことができる内燃機関の失火検出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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の失火検出装置であって、
クランク角に応じて容積が変化する燃焼室に備えられた筒内圧センサと接続し、前記クランク角に応じた前記筒内圧センサの出力を取得するセンサ出力取得手段と、
前記燃焼室を備える内燃機関の燃焼行程中であって圧縮上死点後における、前記筒内圧センサの出力値に基づく筒内圧に当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値である第１ＰＶ値を取得する第１取得手段と、
前記第１ＰＶ値の筒内圧の基となる前記筒内圧センサの出力を取得したクランク角と圧縮上死点との差だけ圧縮上死点の前に位置するクランク角における前記筒内圧センサの出力値に基づく筒内圧に、当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値である第２ＰＶ値を取得する第２取得手段と、
前記第１ＰＶ値と前記第２ＰＶ値との比較に基づいて、前記内燃機関の失火を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第２取得手段は、
圧縮上死点前において、前記センサ出力取得手段の出力値、前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた筒内圧の値又は前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた筒内圧に当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値を、クランク角に応じて複数記憶する記憶手段と、
前記第１ＰＶ値の筒内圧の基となる前記筒内圧センサの出力を取得したクランク角である第１クランク角を取得する手段と、
前記第１クランク角と圧縮上死点との差だけ圧縮上死点の前に位置するクランク角である第２クランク角を取得する手段と、
前記記憶手段がクランク角に応じて記憶した複数の値のうち前記第２クランク角に相当する値を取得する相当値取得手段と、
前記記憶手段が前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた筒内圧に当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積を乗じた前記値を記憶する場合には前記相当値取得手段で取得した値自体を、前記記憶手段が前記センサ出力取得手段の前記出力値又は前記センサ出力取得手段の出力値に基づいて求めた前記筒内圧の値を記憶する場合には前記相当値取得手段で取得した値に前記第１クランク角又は前記第２クランク角に応じた燃焼室容積を乗じた値を、前記第２ＰＶ値として取得する手段と、
を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または２の発明において、
前記第１取得手段は、前記燃焼室を備える内燃機関の燃焼行程中における、前記筒内圧センサの出力に基づく筒内圧に燃焼室容積を乗じた値の最大値を、前記第１ＰＶ値として取得することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、
前記第２取得手段は、前記第１取得手段が前記第１ＰＶ値を取得したサイクルと同一のサイクル又は前記第１取得手段が前記第１ＰＶ値を取得したサイクルとサイクル間空気量バラツキが実質的に零である他のサイクルにおける、圧縮上死点の前のクランク角における前記筒内圧センサの出力値に基づいて、前記第２ＰＶ値を取得することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれか１つにおいて、
前記検出手段は、前記第１ＰＶ値と前記第２ＰＶ値との差の大きさに基づいて前記内燃機関の失火を検出する手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれか１つにおいて、
前記検出手段は、前記第１ＰＶ値と前記第２ＰＶ値との比の値に基づいて前記内燃機関の失火を検出する手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、筒内圧と燃焼室容積とを乗じた値に基づいて失火検出を行う場合に、精度良く失火検出を行うことができる。すなわち、取得時の燃焼室容積が等しい複数の筒内圧センサ出力値からそれぞれ筒内圧と燃焼室容積とを乗じた値を求め、これらの値の比較（大きさの相違や比の値その他の相対的な関係）に基づいて失火検出を行うことにより、筒内圧センサのオフセット成分の影響を抑制しつつ精度良く失火検出を行うことができる。
【００１４】
第２の発明によれば、失火検出の際に比較（大きさの相違や比の値その他の相対的な関係）に用いるべき複数のＰＶ値を的確に取得することができる。
【００１５】
第３の発明によれば、筒内圧に燃焼室容積を乗じた値の最大値を用いて、第１の発明にかかる失火検出を行うことができる。従って、燃焼起因の圧力変化が十分に大きく増幅された値を得ることができ、精度良く失火検出を行うことができる。
【００１６】
第４の発明によれば、次の効果が得られる。すなわち、同一サイクル内またはサイクル間空気量バラツキが実質的に零の複数のサイクルにおいては、上死点前後における取得時の燃焼室容積が等しい複数の筒内圧センサの出力値は、空気量のサイクル間バラツキの影響を実質的に受けない。よって、これらの出力値からそれぞれ求めた筒内圧と燃焼室容積とを乗じた値の比較により、空気量のサイクル間バラツキの影響を抑制しつつ、精度良く失火検出を行うことができる。
【００１７】
第５の発明によれば、第１ＰＶ値と第２ＰＶ値との差を求めることにより、筒内圧センサのオフセット成分を取り除いた上で、精度良く失火検出を行うことができる。
【００１８】
第６の発明によれば、筒内圧センサ出力値から求めた筒内圧と燃焼室容積とを乗じた値の比の値に基づいて、精度良く失火検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置の動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態１においてＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置が奏する効果を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置が奏する効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すとおり、本実施の形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ガソリンを燃料とする火花点火式のエンジンとして構成されている。内燃機関１０の筒内には、その内部を往復運動するピストン１２が設けられている。また、内燃機関１０は、シリンダヘッド１４を備えている。ピストン１２とシリンダヘッド１４との間には、燃焼室１６が形成されている。燃焼室１６には、吸気通路１８および排気通路２０の一端がそれぞれ連通している。吸気通路１８および排気通路２０と燃焼室１６との連通部には、それぞれ吸気弁２２および排気弁２４が配置されている。
【００２１】
吸気通路１８の入口には、エアクリーナ２６が取り付けられている。エアクリーナ２６の下流には、スロットルバルブ２８が配置されている。スロットルバルブ２８は、アクセル開度に基づいてスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。
【００２２】
シリンダヘッド１４には、燃焼室１６の頂部から燃焼室１６内に突出するように点火プラグ３０が取り付けられている。また、シリンダヘッド１４には、燃料を筒内に噴射するための燃料噴射弁３２が設けられている。
【００２３】
シリンダヘッド１４には、筒内圧力を検出するための筒内圧センサ３４が組み込まれている。筒内圧センサ３４は、内燃機関１０の燃焼室１６内圧力（すなわち筒内圧）を高精度に検出することができる。
【００２４】
本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述した筒内圧センサ３４の他、クランク軸の回転位置を検知するためのクランク角センサ４２や水温を検知するための水温センサ４４等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２８、点火プラグ３０、燃料噴射弁３２等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００２５】
ＥＣＵ４０には、筒内圧センサ３４の出力信号を、クランク角と同期させてＡＤ変換させて取得する処理が搭載されている。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のタイミングにおける筒内圧Ｐを検出することができる。また、ＥＣＵ４０は、クランク角の位置によって決まる燃焼室容積（筒内容積）の値を、クランク角に応じて算出する処理を搭載している。
【００２６】
［実施の形態１の動作］
（ＰＶを用いた失火検出によるＳ／Ｎ向上）
図２は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置の動作を説明するための図である。図２（ａ）および図２（ｃ）における実線は、通常燃焼時のグラフを模式的に示す。図２（ａ）および図２（ｃ）における破線は、遅角燃焼時のグラフを模式的に示す。筒内圧Ｐ（図２（ａ））に行程容積Ｖ（図２（ｂ））を乗ずることにより、膨張行程における燃焼起因の圧力変化を増幅した値であるＰＶ（図２（ｃ））を求めることができる。
【００２７】
熱力学の第一法則に関して、下記の２つの式が成立する。Ｑは機関に与えられる発熱量を、Ｗは機関仕事を、Ｕは機関の内部エネルギをそれぞれ示している。
ｄＱ  ＝  Ｗ＋ｄＵ
ｄＱ  ＝  １／（κ−１）×（κＰｄＶ＋ＶｄＰ）
上記の２つの式より、下記の式が成立する。
ＰＶ  ＝  （κ−１）Ｕ  ∝  温度Ｔ
このように、ＰとＶの積は筒内の温度を示すため、燃焼を伴うサイクルの場合、必ずベースに対して有値となる。すなわち、正常燃焼サイクルにおけるＰＶの値は、ＴＤＣ以降にＴＤＣのときの値よりも必ず大きくなる。なお、ＰＶ値が圧縮による温度上昇よりも小さくなる場合が物理的に考えられるが、それは消炎しており、未燃成分の排出を伴うため、失火検出システムとしては失火と判定すればよい。
【００２８】
ＰＶの値を判定の基とする（ベースとする）ことにより、高い検出分解能を得ることができる。これにより、筒内圧Ｐのみに基づいて失火検出を行うよりも、大幅に精度を高めた失火検出を実現することができる。
【００２９】
（筒内圧センサのオフセットの影響の抑制）
ＰＶに基づいて失火検出を行う際に、筒内圧センサ３４の出力を用いて筒内圧Ｐを検出することが考えられる。しかしながら、仮に、この筒内圧センサ３４の出力にオフセット成分が含まれている場合、ＰＶにもそのオフセット成分の影響が含まれてしまう。そこで、実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置では、次に述べる手法で、そのようなオフセット成分の影響を取り除くこととした。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置の動作を説明するための図である。図３は、クランク角に応じた、通常燃焼時におけるＰＶの推移を示している。実施の形態１では、先ず、内燃機関１０の燃焼行程中におけるＰＶの最大値ＰＶｍａｘを取得する。ＰＶｍａｘの取得に当たっては、ＥＣＵ４０において、クランク角に応じた筒内圧Ｐと筒内容積Ｖの乗算を所定周期で行い、上死点ＴＤＣから排気弁開ＥＶＯまでの間の最大値を特定すればよい。なお、以下の説明では、図３に示すように、ＰＶｍａｘの筒内圧Ｐの基となる筒内圧センサ３４の出力を取得したクランク角を、「θＰＶｍａｘ」と称す。
【００３１】
次に、クランク角度θＰＶｍａｘのＴＤＣ対称点を求める。「ＴＤＣ対称点」とは、図３においてＴＤＣをθ＝０とした場合において、図３で紙面左方を向く曲線矢印で示すように、θＰＶｍａｘと上死点との差だけ上死点の前に位置するクランク角をいうものとする。つまり、ＴＤＣからθＰＶｍａｘだけ時間的に遡った点が、θＰＶｍａｘのＴＤＣ対称点である。以下、説明の便宜上、ＴＤＣ対称点を「−θＰＶｍａｘ」なる文字を用いて表すこともある。
【００３２】
次に、−θＰＶｍａｘにおけるＰＶの値を求める（以下、この値を「ＰＶ−θｍａｘ」と示す）。ＰＶ−θｍａｘは、いわば、ＰＶｍａｘのＴＤＣ対称点である。ＰＶ−θｍａｘを求めるにあたっては、ＥＣＵ４０が今回のサイクルにおいてクランク角に応じて算出された複数のＰＶの値を記憶している場合には、ちょうど−θＰＶｍａｘに当たるクランク角のＰＶの値を読み出しても良い。
【００３３】
筒内圧センサ３４の出力値に何かしらの影響でオフセットΔＰが含まれている場合を考える。ここで、ＴＤＣ対称点の関係にあるＴＤＣ前後の２つのクランク角（つまり、ＴＤＣを基準として同じ角度だけ離れているＴＤＣ戦後の２つのクランク角）として、クランク角θ１とクランク角θ２とを考える。この場合、下記の式が成立する。
（Ｐ２＋ΔＰ）Ｖ２−（Ｐ１＋ΔＰ）Ｖ１＝Ｐ２Ｖ２−Ｐ１Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）ΔＰ
左辺第１項（Ｐ２＋ΔＰ）Ｖ２は、θ２で取得されるＰＶの値であり、左辺第２項（Ｐ１＋ΔＰ）Ｖ１は、θ１で取得されるＰＶの値である。ともに、ΔＰのオフセット成分が含まれている。
【００３４】
θ１とθ２がＴＤＣ対称点であるということは、θ１における筒内容積Ｖ１と、θ２における筒内容積Ｖ２は、同じ容積（Ｖ１＝Ｖ２）である。筒内容積Ｖはクランク角で決まるものであり、Ｖ１およびＶ２は上死点から同じ角度（θ１＝θ２）だけ、クランク角を回転させたときの筒内容積だからである。その結果、θ１とθ２がＴＤＣ対称点である場合には、下記の式が成立する。
Ｐ２Ｖ２−Ｐ１Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）ΔＰ  ＝  Ｐ２Ｖ２−Ｐ１Ｖ１
このように、実施の形態１によれば、減算を施すことによって、オフセットΔＰを取り除くことができる。
【００３５】
実施の形態１では、上記の関係を利用して、ＰＶｍａｘとＰＶ−θｍａｘとの比較に基づく失火検出を行うこととした。具体的には、図３において、紙面上方を向く太線矢印が示すように、ＰＶｍａｘとＰＶ−θｍａｘとの差分（後述の、失火検出判定値Ｋ）を求めて、この差分が十分に大きければ通常燃焼であり、この差分が所定の基準値を超えないほどに小さいならば、失火していると判断することにした。
【００３６】
筒内圧センサ３４の出力にオフセット成分が含まれる場合、取得時の燃焼室容積Ｖが等しい複数の筒内圧センサ出力値は、オフセットΔＰの影響を同じ大きさだけ含んでいる（つまりＶ１ΔＰ＝Ｖ２ΔＰ）。したがって、それらの出力値からそれぞれＰＶ値を求めて差をとれば、オフセットΔＰの影響が取り除かれた差分値（Ｖ１ΔＰとＶ２ΔＰが相殺された値）を得ることができる。オフセットΔＰの影響が取り除かれた当該差分値に基づいて判定を行うことにより、精度良く失火検出を行うことができる。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置の動作を説明するための図である。図４は、クランク角に応じた、遅角燃焼時におけるＰＶの推移を示している。図４に示す遅角燃焼時の場合であっても、上記の図３の通常燃焼時に行ったのと同じように、θＰＶｍａｘおよび−θＰＶｍａｘ並びにＰＶｍａｘおよびＰＶ−θｍａｘを求めて、ＰＶｍａｘとＰＶ−θｍａｘの差分の大きさに基づいて失火検出を行うことができる。このように、実施の形態１にかかる失火検出手法によれば、通常燃焼の場合と共通の検出手法でもって、遅角燃焼の場合にも失火検出を行うことができる。
【００３８】
なお、実施の形態１によれば、Ｐｍａｘを取得したサイクルと同一のサイクルにおけるＴＤＣ対象点についてのＰＶを、ＰＶ−θｍａｘとして求めることができる。同一サイクル内における複数の筒内圧センサ出力値は、異なるサイクル間で生じる空気量のバラツキの影響を受けない。これらの出力値からそれぞれ求めた筒内圧Ｐと燃焼室容積Ｖとを乗じた値ＰＶの比較により、サイクル間の空気量バラツキの影響を排除しつつ、精度良く失火検出を行うことができる。
【００３９】
［実施の形態１の具体的処理］
以下、図５を用いて、本発明の実施の形態１の内燃機関の失火検出装置が行う具体的処理を説明する。図５は、実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、特に図示しないが、実施の形態１の具体的処理では、ＥＣＵ４０が、クランク角に応じたＰ、Ｖおよびそれらの積ＰＶの値を、１サイクル或いはそれ以上の程度の期間にわたって継続的に算出し、算出した値をメモリに記憶する処理を実行する。この処理により、図３や図４に示したような、ＴＤＣ前後にわたる燃焼機関内のＰＶの履歴を、ＥＣＵ４０が記憶できるものとする。
【００４０】
図５に示すルーチンでは、先ず、ＥＣＵ４０が、ＰＶｍａｘを算出する処理を実行する（ステップＳ１００）。具体的には、ＰＶｍａｘの取得に当たっては、ＥＣＵ４０において、上死点ＴＤＣから排気弁開ＥＶＯまでの間の最大値を特定すればよい。
【００４１】
次に、ＥＣＵ４０が、失火検出判定値Ｋを算出する処理を実行する（ステップＳ１０２）。具体的には、先ず、θＰＶｍａｘからＴＤＣ対称点のクランク角−θＰＶｍａｘを求め、−θＰＶｍａｘのときのＰＶの値であるＰＶ−θｍａｘを算出する。続いて、ＰＶｍａｘからＰＶ−θｍａｘを減算し、得られた差分を失火検出判定値Ｋとする。
【００４２】
次に、ＥＣＵ４０が、ステップＳ１０２で算出した値Ｋが所定の閾値αより小さいか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０４）。このステップでは、予め設定し記憶させた閾値αに関して、Ｋとαの大小関係が比較する。αの値は、燃焼が行われた場合にＰＶが示すべき程度の変化量として定めることができる。但し、図２（ｃ）や図３と図４の比較から認められるように、遅角燃焼の場合と通常燃焼の場合とでＫの値が相応に異なるケースも想定されるので、遅角燃焼の場合と通常燃焼の場合とでαを異なる値にしてもよい。たとえば、遅角燃焼の場合に相対的にαを小さめに定めても良い。あるいは、ＥＣＵ４０が、種々の条件に応じて（例えば、ＰＶｍａｘの発生クランク角などに基づいて）、複数の異なる値のαを選択的に切り換えたり、ベースとなるαに補正分を演算したりするようにしてもよい。
【００４３】
ステップＳ１０４の条件の成立が認められた場合、ＥＣＵ４０は、失火しているとの判定を下す処理を実行する（ステップＳ１０６）。この場合には、失火検出判定値Ｋが、失火が認められる程度に小さな値であると判断することができるからである。
【００４４】
一方、ステップＳ１０４の条件の成立が認められなかった場合、失火は生じていないものとして、今回のルーチンが終了する。
【００４５】
以上の処理によれば、筒内圧センサ３４の出力に含まれるオフセット成分の影響を避けつつ、精度良く失火検出を行うことができる。
【００４６】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が筒内圧センサ３４の出力信号に基づいて筒内圧を検出することにより、前記第１の発明における「センサ出力取得手段」が実現されている。また、上述した実施の形態１においては、ＰＶの値が、前記第１の発明における「前記筒内圧センサの出力に基づく筒内圧に燃焼室容積を乗じた値」に、ＰＶ−θｍａｘが、前記第１の発明における「第１ＰＶ値」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が図５のフローチャートのステップＳ１００の処理を実行することにより、前記第１の発明における「第１取得手段」が実現されている。また、上述した実施の形態１においては、θＰＶｍａｘが、前記第１の発明における「前記第１ＰＶ値の筒内圧の基となる前記筒内圧センサの出力を取得したクランク角」に、−θＰＶｍａｘが、前記第１の発明における「前記第１ＰＶ値の筒内圧の基となる前記筒内圧センサの出力を取得したクランク角と圧縮上死点との差だけ圧縮上死点の前に位置するクランク角」に、−θＰＶｍａｘで決まる筒内容積が、前記第１の発明における「当該出力値の取得時のクランク角に応じた燃焼室容積」に、ＰＶｍａｘが、前記第１の発明における「第２ＰＶ値」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が図５のフローチャートのステップＳ１０２を実行することにより、前記第１の発明における「第２取得手段」が、図５のフローチャートのステップＳ１０２乃至Ｓ１０６を実行することにより、前記第１の発明における「検出手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ４０が有するＡ／Ｄ変換処理およびクランク角に応じたＰＶ値の記憶処理が、前記第２の発明における「記憶手段」に、θＰＶｍａｘが、前記第２の発明における「第１クランク角」に、−θＰＶｍａｘが、前記第２の発明における「第２クランク角」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１では、ＰＶｍａｘが、前記第３の発明における「最大値」に相当している。
【００４７】
［実施の形態１の比較例に対する効果］
実施の形態１にかかるＰＶを用いた失火検出手法は、遅角燃焼の生じうる場面での正確な失火検出を実現できる。一方、圧力等を検出の基に用いる失火検出手法には様々な手法が考えられる。以下では、このような遅角燃焼時の失火検出という面での実施の形態１にかかる手法の優位性について、比較例と対比しつつ説明する。
なお、図６および図７は、本発明の実施の形態１にかかる内燃機関の失火検出装置が奏する効果を説明するための図であり、下記の比較例２、３の失火検出手法の問題点を説明するための図である。図６は通常燃焼時のクランク角に応じた筒内圧Ｐの推移を示し、図７は遅角燃焼時のクランク角に応じた筒内圧Ｐの推移を示す。
【００４８】
（１）比較例１
発熱量関連パラメータＰＶκの有無に基づいて失火検出を行うという手法が考えられる。しかしながら、このような手法では、発熱量の簡易パラメータであるＰＶκが近似式により得られるものであるため、ＴＤＣから離れるにつれてＰＶκ値に含まれる誤差が拡大する傾向にある。その結果、ＴＤＣから離れた遅角燃焼の際の失火検出において、比較的大きな誤差を含むＰＶκの有無に基づいて失火判定をするのでは、誤って正常判定（失火であるにもかかわらず失火していないとの判定）をしてしまうおそれがある。
この点、実施の形態１によれば、ＰＶｍａｘとそのＴＤＣ対称点ＰＶ−θｍａｘとの相対的な関係に依拠して失火判定を行うことができる。このため、ＴＤＣから離れた遅角燃焼の際にも、比較例１のような誤正常判定のおそれを抑制できる。
【００４９】
（２）比較例２
圧縮行程中の所定のクランク角度θ１における基準筒内圧Ｐ１と、膨張行程中の所定のクランク角度θ２（例えばθ１とＴＤＣ対称）における筒内圧Ｐ２において、Ｐ２とＰ１の差が閾値未満であれば失火と判定するという手法が考えられる。
比較例２の手法を用いる場合、通常燃焼時であれば、図６に示すように、θ１の筒内圧Ｐ１（符号２０２を付した点）とθ２の筒内圧Ｐ２（符号２０４を付した点）との間の差（図６の矢印２００）が十分に大きいと考えられる。しかしながら、遅角燃焼の場合、通常燃焼とは異なった観点から最適なθ１を選定する必要がある。さもないと、予め定めたθ１に対応づけられてθ２が定まった場合に、θ２で決まるＰ２に基づいて正確に失火検出を行うことが困難となるおそれがあるからである。具体的には、図７の遅角燃焼の場合のように、Ｐ２の値（符号２０８を付した点）が遅角燃焼による圧力変化を反映しない値となってしまうおそれがあり、これを防ぐためにθ１を最適に定めるためには、相応に複雑な判定処理等が必要となると考えられる。
この点、実施の形態１では、高いＳ／Ｎを実現するＰＶに基づく判定手法において、ＰＶｍａｘを求めた後にそのＴＤＣ対称点であるＰＶ−θｍａｘを取得してそれらの値の比較を行うことができる。これにより、比較例２で要求されうるθ１の最適設定の煩雑さを回避しつつ、遅角燃焼時の正確な失火検出を行うことが可能となる。
【００５０】
（３）比較例３
燃料カット時のＰｍａｘ値（ＴＤＣにおける筒内圧、図６、７で符号３０２を付した三角記号）を機関回転数ＮＥと負荷ＫＬに関連させて定めたマップを持っておき、燃焼によるＰｍａｘ（図６で符号３０４を付した三角記号）と比較して、失火検出を行うという手法が考えられる。つまり、図６の矢印３００を付した差分の大きさに基づいて失火検出を行う手法である。
しかしながら、比較例３には実際上膨大な情報量のマップが必要となり、現実的な手法とは言えない。例えば、車両搭載用内燃機関において、ＥＣＵ等の電子制御用演算処理装置における計算資源（演算能力、記憶領域等）には制限があるからである。また、比較例３の手法では、遅角燃焼の際ＴＤＣ以降のＰｍａｘ（例えば、図７の符号３０６のようなＰｍａｘ）を検出することになる。遅角燃焼の際ＴＤＣ以降のＰｍａｘを検出するのは困難な場合があり、Ｓ／Ｎ確保は難しい。そもそも、Ｐｍａｘの検出自体にＳ／Ｎ確保が困難であるという理由もある。
この点、実施の形態１によれば、ＰＶを用いることにより、高いＳ／Ｎ比を確保して失火検出を行うことができる。さらに、実施の形態１にかかる手法は、ＰＶｍａｘとそのＴＤＣ対称点であるＰＶ−θｍａｘの比較を行うため、上記のような膨大な情報量のマップを要求するものではない。このため、車両搭載用内燃機関において、ＥＣＵ等の電子制御用演算処理装置における計算資源の有効活用も図れる。
【００５１】
［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、ＴＤＣ対称点の関係にある２つのＰＶ値の１つとして、燃焼によるＰＶの最大値であるＰＶｍａｘを用いた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。ＰＶｍａｘと厳密に同一の値でなくともよく、ＰＶｍａｘ周辺の値（例えば、θＰＶｍａｘの前あるいは後に所定クランク角離れた位置のＰＶの値など）を適宜に選択しても良い。そして、ＰＶｍａｘに代えて取得した第１のＰＶ値と、この第１のＰＶ値とＴＤＣ対称点の関係にある第２のＰＶ値とを用いて（比較して）、実施の形態１と同様に失火検出を行っても良い。これにより、筒内圧センサのオフセット成分の影響を抑制しつつ、高いＳ／Ｎを有するＰＶ値を用いて精度良く失火検出を行うことができる。
【００５２】
実施の形態１では、ＰＶｍａｘからＰＶ−θｍａｘを減算し、得られた差分を失火検出判定値Ｋとして取り扱った。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、最大値ＰｍａｘとＰ−θｍａｘとの比の値Ｒに基づいて、失火を検出しても良い。この場合、当該ＰｍａｘとＰ−θｍａｘとの比の値Ｒが、通常燃焼や遅角燃焼の場合にどの程度の大きさになるのかを予め求めておき、Ｒに対する閾値βを定めておけばよい。その上で、図５のフローチャートのステップＳ１０４と同様に、比Ｒと閾値βの比較を行えばよい。
【００５３】
実施の形態１では、Ｐｍａｘを取得したサイクルと同一のサイクルにおけるＴＤＣ対象点についてのＰＶを、ＰＶ−θｍａｘとして求めた。しかしながら、本発明は必ずしもこれに限られない。Ｐｍａｘを取得したサイクルとの間でサイクル間空気量バラツキの相違が実質的に零である他のサイクルであれば、Ｐｍａｘを取得したサイクルとは異なる他のサイクルの筒内圧センサ３４の出力値を用いても良い。
【００５４】
なお、実施の形態１の具体的処理では、ＥＣＵ４０が、クランク角に応じたＰ、Ｖおよびそれらの積ＰＶの値を、１サイクル或いはそれ以上の程度の期間にわたって継続的に算出し、算出した値をメモリに記憶する処理を実行する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。他の具体的な演算処理を行っても良く、たとえば、ＰＶ値ではなくクランク角に応じたＰのみ或いはクランク角に応じた筒内圧センサ３４の出力信号のみ（圧力未変換の値）が記憶されている場合には、−θＰＶｍａｘに応じたＰを読み出すとともに、−θＰＶｍａｘに基づいて筒内容積Ｖを計算し、これらのＰとＶの乗算を行うことによりＰＶ−θｍａｘを算出してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  シリンダヘッド
１６  燃焼室
１８  吸気通路
２０  排気通路
２２  吸気弁
２４  排気弁
２６  エアクリーナ
２８  スロットルバルブ
３０  点火プラグ
３２  燃料噴射弁
３４  筒内圧センサ
４２  クランク角センサ
４４  水温センサ
【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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