特許 7604432 内燃機関の失火判定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】内燃機関の失火判定装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20241216BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 368Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022157337

(22)【出願日】2022-09-30

(65)【公開番号】P2024051274

(43)【公開日】2024-04-11

【審査請求日】2023-05-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100081972

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】浅野 暢一

(72)【発明者】

【氏名】飯田 潤

(72)【発明者】

【氏名】小塚 悟史

(72)【発明者】

【氏名】宮内 淳宏

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 隼人

【審査官】戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０３３７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０７７７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０３０７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２０１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０８６９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の気筒を有する内燃機関の出力軸の回転速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部により検出された回転速度に基づいて、前記複数の気筒のそれぞれの燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータであり、回転速度の増加量が大きいほど増加するような失火パラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部により算出された前記失火パラメータが第１閾値未満であるか否かを判定する第１判定部と、前記失火パラメータが前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満であるか否かを判定する第２判定部と、を有し、前記第１判定部および前記第２判定部の判定結果に応じて前記内燃機関の失火の有無を判定する失火判定部と、を備え、
前記パラメータ算出部は、前記複数の気筒のそれぞれの圧縮上死点で検出される回転速度を基準とした相対回転速度に基づいて前記失火パラメータを算出し、
前記失火判定部は、前記複数の気筒のうちの燃焼行程中の気筒である対象気筒を特定するとともに、前記第１判定部により前記失火パラメータが前記第１閾値未満であると判定されると、前記複数の気筒のうちの単一の前記対象気筒での失火である単気筒失火が発生していると判定し、前記第２判定部により前記失火パラメータが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値未満であると判定されると、前記複数の気筒のうちの前記対象気筒を含む二以上の気筒での失火である多気筒失火が発生していると判定することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記複数の気筒は、前記対象気筒と、前記対象気筒と異なる参照気筒とを含み、
前記パラメータ算出部は、前記速度検出部により検出された回転速度に基づいて、前記対象気筒の燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有し、前記失火パラメータに相当する第１失火パラメータと、前記対象気筒の燃焼行程を起点として前記内燃機関の燃焼の１サイクル分だけ遡った範囲内での前記参照気筒の燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する第２失火パラメータと、を算出するとともに、前記第１失火パラメータと前記第２失火パラメータとの和である合算失火パラメータを算出し、
前記失火判定部は、
前記パラメータ算出部により算出された前記合算失火パラメータが第３閾値未満であるか否かを判定する第３判定部をさらに有し、前記第１判定部により前記第１失火パラメータが前記第１閾値以上であると判定され、かつ、前記第３判定部により前記合算失火パラメータが前記第３閾値以上であると判定されると、前記第２判定部により前記第１失火パラメータが前記第２閾値未満であると判定されても、前記対象気筒を含む二以上の気筒で前記多気筒失火が発生していないと判定することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項3】

請求項２に記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記失火判定部は、前記第３判定部により前記合算失火パラメータが前記第３閾値未満であると判定されると、前記第１判定部により前記第１失火パラメータが前記第１閾値未満であると判定されても、前記対象気筒を含む二以上の気筒で前記多気筒失火が発生していると判定することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記第１閾値は、予め、前記複数の気筒のそれぞれが前記単気筒失火するときの前記失火パラメータの変化に対応付けて設定されることを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項5】

請求項２または３に記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記第２閾値は、予め、前記複数の気筒の全ての組合せからなる二以上の気筒が前記多気筒失火するときの前記第１失火パラメータの変化に対応付けて設定されることを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項6】

請求項２または３に記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記第３閾値は、予め、前記複数の気筒の全ての組合せからなる二以上の気筒が前記多気筒失火するときの前記合算失火パラメータの変化に対応付けて設定されることを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項7】

請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記内燃機関は５以上の気筒を有し、
前記パラメータ算出部は、前記対象気筒で燃焼行程が開始してから他の気筒で燃焼行程が開始するまでに、前記速度検出部により検出された回転速度に基づいて、前記対象気筒についての前記失火パラメータを算出することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項8】

請求項１～３のいずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置において、
前記パラメータ算出部は、前記内燃機関の所定クランク角毎に、前記複数の気筒のそれぞれの燃焼行程における回転速度から、前記燃焼行程の直前の前記圧縮上死点で検出された回転速度を減算して前記相対回転速度を算出し、前記所定クランク角毎の前記相対回転速度を、前記複数の気筒のそれぞれの燃焼行程にわたって積分し、積分値を前記失火パラメータとして算出することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【請求項9】

複数の気筒を有する内燃機関の出力軸の回転速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部により検出された回転速度に基づいて、前記複数の気筒のそれぞれの燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータであり、回転速度の増加量が大きいほど増加するような失火パラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部により算出された前記失火パラメータが第１閾値未満であるか否かを判定する第１判定部と、前記失火パラメータが前記第１閾値よりも大きい第２閾値未満であるか否かを判定する第２判定部と、を有し、前記第１判定部および前記第２判定部の判定結果に応じて前記内燃機関の失火の有無を判定する失火判定部と、を備え、
前記失火判定部は、前記複数の気筒のうちの燃焼行程中の気筒である対象気筒を特定するとともに、前記第１判定部により前記失火パラメータが前記第１閾値未満であると判定されると、前記複数の気筒のうちの単一の前記対象気筒での失火である単気筒失火が発生していると判定し、前記第２判定部により前記失火パラメータが前記第１閾値以上かつ前記第２閾値未満であると判定されると、前記複数の気筒のうちの前記対象気筒を含む二以上の気筒での失火である多気筒失火が発生していると判定し、
前記複数の気筒は、前記対象気筒と、前記対象気筒と異なる参照気筒とを含み、
前記パラメータ算出部は、前記速度検出部により検出された回転速度に基づいて、前記対象気筒の燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有し、前記失火パラメータに相当する第１失火パラメータと、前記対象気筒の燃焼行程を起点として前記内燃機関の燃焼の１サイクル分だけ遡った範囲内での前記参照気筒の燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する第２失火パラメータと、を算出するとともに、前記第１失火パラメータと前記第２失火パラメータとの和である合算失火パラメータを算出し、
前記失火判定部は、前記パラメータ算出部により算出された前記合算失火パラメータが第３閾値未満であるか否かを判定する第３判定部をさらに有し、前記第１判定部により前記第１失火パラメータが前記第１閾値以上であると判定され、かつ、前記第３判定部により前記合算失火パラメータが前記第３閾値以上であると判定されると、前記第２判定部により前記第１失火パラメータが前記第２閾値未満であると判定されても、前記対象気筒を含む二以上の気筒で前記多気筒失火が発生していないと判定することを特徴とする内燃機関の失火判定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の失火の有無を判定する内燃機関の失火判定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、気候変動の緩和または影響軽減を目的とした取り組みが継続され、この実現に向けてエミッション改善に関する研究開発が行われている。この点に関し、従来、排気管に触媒コンバータを備えたエンジンにおいて、所定クランク角毎に検出された内燃機関の回転速度と基準回転速度との差を、燃焼行程の全体にわたって積分して、失火判定パラメータを算出するとともに、失火判定パラメータが所定の閾値より小さいか否かを判定することにより、失火の有無を判定するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１９８３６８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、一般に、複数の気筒を有する内燃機関において、複数の気筒が失火したときの回転速度の低下の割合は、単一の気筒が失火したときの低下の割合よりも小さい。このため、上記特許文献１記載の装置のように失火判定パラメータが所定の閾値より小さいか否かを判定するだけでは、複数の気筒が失火した場合に内燃機関の失火の有無を良好に判定できないおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様である内燃機関の失火判定装置は、複数の気筒を有する内燃機関の出力軸の回転速度を検出する速度検出部と、速度検出部により検出された回転速度に基づいて、複数の気筒のそれぞれの燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータであり、回転速度の増加量が大きいほど増加するような失火パラメータを算出するパラメータ算出部と、パラメータ算出部により算出された失火パラメータが第１閾値未満であるか否かを判定する第１判定部と、失火パラメータが第１閾値よりも大きい第２閾値未満であるか否かを判定する第２判定部と、を有し、第１判定部および第２判定部の判定結果に応じて内燃機関の失火の有無を判定する失火判定部と、を備える。パラメータ算出部は、複数の気筒のそれぞれの圧縮上死点で検出される回転速度を基準とした相対回転速度に基づいて失火パラメータを算出し、失火判定部は、複数の気筒のうちの燃焼行程中の気筒である対象気筒を特定するとともに、第１判定部により失火パラメータが第１閾値未満であると判定されると、複数の気筒のうちの単一の対象気筒での失火である単気筒失火が発生していると判定し、第２判定部により失火パラメータが第１閾値以上かつ第２閾値未満であると判定されると、複数の気筒のうちの対象気筒を含む二以上の気筒での失火である多気筒失火が発生していると判定する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、複数の気筒が失火した場合であっても内燃機関の失火の有無を良好に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る失火判定装置が適用されるエンジンの要部構成を概略的に示す図。

【図2】図１のエンジンの制御構成を示すブロック図。

【図3A】エンジンの各気筒の圧縮上死点近傍で検出される回転速度を基準とした相対回転速度の変化を示す図。

【図3B】図３Ａの相対回転速度に対応する失火パラメータを示す図。

【図4】エンジンの複数の失火パターンごとに、失火パラメータの変化を示す図。

【図5】本発明の実施形態に係る内燃機関の失火判定装置の要部構成を示すブロック図。

【図6】正常サイクル失火パラメータと失火サイクルの失火パラメータの一例を並べて示す図。

【図7】図５のブロック図から出力されるフラグ信号と失火パターンとの関係を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図７を参照して本発明の一実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る内燃機関の失火判定装置は、複数の気筒を有する内燃機関の失火の有無を判定するように構成される。まず、本実施形態が適用される内燃機関としてのガソリンエンジンの構成について説明する。エンジンは車両に搭載され、走行駆動源として用いられる。車両は、エンジンのみを駆動源として走行するエンジン車およびエンジンとモータとを駆動源として走行するハイブリッド車両のいずれであってもよい。

【0009】

図１は、本発明の実施形態に係る失火判定装置が適用されるエンジン１の要部構成を概略的に示す図である。エンジン１は、動作周期の間に吸気、膨張、圧縮および排気の４つの行程を経る４ストロークエンジンである。吸気行程の開始から排気行程の終了までを、エンジン１の燃焼の１サイクルまたは単に１サイクルと称する。膨張行程は、混合気が燃焼される行程であり、燃焼行程ともいう。エンジン１は、４つの気筒を有する４気筒エンジンである。なお、複数の気筒を有するのであれば、エンジン１の気筒数はこれに限らず、６気筒エンジンや８気筒エンジンであってもよい。図１には、単一の気筒の構成を示す。各気筒の構成は互いに同一である。

【0010】

図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１０１に形成されたシリンダ１０２と、シリンダ１０２の内部に摺動可能に配置されたピストン１０３と、ピストン１０３の冠面（ピストン冠面）１０３ａとシリンダヘッド１０４との間に形成された燃焼室１０５と、を有する。ピストン冠面１０３ａには、例えばシリンダ内のタンブル流に沿うように凹部１０３ｂが形成される。ピストン１０３は、コンロッド１０６を介してクランクシャフト１０７に連結され、シリンダ１０２の内壁に沿ってピストン１０３が往復動することにより、クランクシャフト１０７が回転する。クランクシャフト１０７は、エンジン１の出力軸に相当する。

【0011】

シリンダヘッド１０４には、吸気ポート１１１と排気ポート１１２とが設けられる。燃焼室１０５には、吸気ポート１１１を介して吸気通路１１３が連通する一方、排気ポート１１２を介して排気通路１１４が連通する。吸気ポート１１１は吸気バルブ１１５により開閉され、排気ポート１１２は排気バルブ１１６により開閉される。吸気バルブ１１５の上流側の吸気通路１１３には、スロットルバルブ１１９が設けられる。スロットルバルブ１１９は、例えばバタフライ弁により構成され、スロットルバルブ１１９により燃焼室１０５への吸入空気量が調整される。吸気バルブ１１５と排気バルブ１１６とは動弁機構１２０により開閉駆動される。

【0012】

シリンダヘッド１０４には、それぞれ燃焼室１０５に臨むように点火プラグ１１およびインジェクタ１２が装着される。点火プラグ１１は、吸気ポート１１１と排気ポート１１２との間に配置され、電気エネルギーにより所定のタイミングで火花を発生し、燃焼室１０５内の燃料と空気との混合気を点火する。

【0013】

インジェクタ１２は、吸気バルブ１１５の近傍に配置され、電気エネルギーにより駆動されて燃料を噴射する。より詳しくは、インジェクタ１２には、燃料ポンプを介して燃料タンクから高圧の燃料が供給される。インジェクタ１２は、燃料を高微粒子化して、燃焼室１０５内に所定のタイミングで斜め下方に向けて燃料を噴射する。なお、図１では、インジェクタ１２を筒内噴射型の燃料噴射弁としているが、インジェクタ１２の配置はこれに限らず、例えば吸気ポート１１１に面してインジェクタ１２を配置し、ポート噴射型の燃料噴射弁として構成してもよい。

【0014】

動弁機構１２０は、吸気カムシャフト１２１と排気カムシャフト１２２とを有する。吸気カムシャフト１２１は、各気筒（シリンダ１０２）にそれぞれ対応した吸気カム１２１ａを一体に有し、排気カムシャフト１２２は、各気筒にそれぞれ対応した排気カム１２２ａを一体に有する。吸気カムシャフト１２１と排気カムシャフト１２２とは、不図示のタイミングベルトを介してクランクシャフト１０７に連結され、クランクシャフト１０７が２回転する度にそれぞれ１回転する。

【0015】

吸気バルブ１１５は、吸気カムシャフト１２１の回転により、不図示の吸気ロッカーアームを介して、吸気カム１２１ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。排気バルブ１１６は、排気カムシャフト１２２の回転により、不図示の排気ロッカーアームを介して、排気カム１２２ａのプロファイルに応じた所定のタイミングで開閉する。

【0016】

排気通路１１４には、排気ガスを浄化するための触媒装置１３が介装される。触媒装置１３は、排ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化・還元作用によって除去・浄化する機能を有する三元触媒である。なお、排ガス中のＣＯ、ＨＣの酸化を行う酸化触媒等、他の触媒装置を用いることもできる。触媒装置１３に含まれる触媒の温度が高くなると触媒が活性化し、触媒装置１３による排ガスの浄化作用が高まる。このため、エンジン１の始動時等で触媒の温度が低いとき、混合気が後燃えされて、触媒の温度上昇が促進される。

【0017】

クランクシャフト１０７の近傍には、クランク角センサ２１が設けられる。クランク角センサ２１は、クランクシャフト１０７の回転に伴いパルス信号（クランク信号）を出力するように構成される。すなわち、クランクシャフト１０７が所定角度（例えば６°）回転する度に、クランク信号が出力される。さらにクランク角センサ２１は、特定の気筒の所定クランク角位置で、エンジン１の気筒を判別するためのシリンダ信号を出力するとともに、いずれかの気筒において、ピストン１０３が上死点よりも若干、手前の所定クランク角位置であるときに上死点信号を出力する。

【0018】

図２は、エンジン１の制御構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、コントローラ２０にはクランク角センサ２１と、他のセンサ２２（便宜上、センサ群と称する）からの信号が入力される。コントローラ２０は、クランク角センサ２１からの信号に基づいて、ピストン１０３の上死点ＴＤＣの位置を基準としたクランクシャフト１０７の回転角度（クランク角）を特定するとともに、エンジン回転数を算出する。センサ群２２には、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、エンジン１の吸入空気量を検出する吸気量センサ、排気ガスの空燃比を検出するＡＦセンサなどが含まれる。

【0019】

コントローラ２０は、エンジン制御用の電子制御ユニット（ＥＣＵ）であり、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶部と、その他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。コントローラ２０は、クランク角センサ２１とセンサ群２２とからの信号に基づいて所定の処理を実行し、運転モードに応じて点火プラグ１１とインジェクタ１２とに制御信号を出力する。すなわち、触媒装置１３の暖機を促進して触媒の早期活性化を実現する触媒暖機モード、燃費が最適となる均質向上モード、ノッキングの発生を抑制するノック抑制モード等の運転状態に応じたマップや特性に従い、点火プラグ１１とインジェクタ１２の作動を制御する。

【0020】

より具体的には、コントローラ２０は、触媒暖機モードでは点火時期が最適点火時期ＭＢＴよりもリタードするように、触媒暖機完了後の均質向上モードでは点火時期が最適点火時期となるように、またはノッキングの発生を抑制するためにリタードするように、ノック抑制モードでは点火時期がリタードからＭＢＴ側に進角するように、点火プラグ１１に制御信号を出力する。また、コントローラ２０は、ＡＦセンサにより検出された実空燃比が目標空燃比（例えば理論空燃比）となるようなフィードバック制御を行いながら、吸気量センサにより検出された吸入空気量に応じて１サイクル当たりの目標噴射量を算出する。そして、１サイクル当たりのインジェクタ１２の噴射回数を考慮して１回当たりの目標噴射量（単位目標噴射量）を算出し、この単位目標噴射量をインジェクタ１２が所定のタイミングで噴射するようにインジェクタ１２に制御信号を出力する。

【0021】

このような点火プラグ１１とインジェクタ２の制御に際し、コントローラ２０は、エンジン１の失火の有無を判定する失火判定処理を実行する。失火判定処理では、燃焼行程（膨張行程）中である気筒毎に失火パラメータを算出し、失火パラメータを用いて気筒毎に失火の有無を判定する。失火パラメータは、クランク角センサ２１からの信号に基づき以下のようにして算出される。なお、以下では、エンジン１の４つの気筒を、点火順に♯１気筒、♯２気筒、♯３気筒および♯４気筒と称する。失火は、燃焼トルクが小さい弱燃焼時に生じやすく、触媒暖機モードなどで点火時期をリタードさせたときにも生じやすい。

【0022】

図３Ａは、エンジン１の１サイクルにおける各気筒の圧縮上死点近傍で検出される回転速度（基準回転速度ＲＶ０という）を基準とした相対回転速度ＲＶ１の変化を示す図である。相対回転速度ＲＶ１は、クランク信号の発生時間間隔に基づいて算出される回転速度ＲＶから、基準回転速度ＲＶ０を減算することにより算出される。図３Ａでは、クランク角θが０からθ１（１８０°）までの範囲で気筒♯１が燃焼行程に、θ１からθ２（３６０°）までの範囲で気筒♯２が燃焼行程に、θ２からθ３の範囲で気筒♯３が燃焼行程に、θ３からθ４（７２０°）の範囲で気筒♯４が燃焼行程になる。

【0023】

図３Ａの例では、♯１気筒、♯２気筒および♯４気筒の相対回転速度ＲＶ１は、♯３気筒の相対回転速度ＲＶ１よりも大きい。圧縮上死点後の燃焼行程（膨張行程）において、相対回転速度ＲＶ１は、失火が発生すると、失火が発生しないときよりも小さくなる。このため、♯１気筒、♯２気筒および♯４気筒では燃焼が正常であり、♯３気筒で失火が発生していると推定される。

【0024】

コントローラ２０のメモリには、直近の１サイクル分における、所定クランク角（６°）毎に出力されるクランク信号の発生時間間隔のデータ（クランク角データ）が格納される。そして、コントローラ２０は、このクランク角データにより算出される所定クランク角毎の相対回転速度ＲＶ１を各気筒の燃焼行程にわたって積分し、その積分値を各気筒の失火パラメータαとして算出する。なお、コントローラ２０は、相対回転速度ＲＶ１に、１サイクルの期間（７２０°）における線形変化分をキャンセルするようなフィルタ処理を施した後、フィルタ処理後の相対回転速度ＲＶ１を用いて失火パラメータαを算出するようにしてもよい。相対回転速度ＲＶ１に対して、エンジン１の可動部品の慣性力に起因する慣性力回転速度成分を補償するような補正を行った後、補正後の相対回転速度ＲＶ１を用いて失火パラメータαを算出するようにしてもよい。

【0025】

図３Ｂは、図３Ａの相対回転速度ＲＶ１に対応する失火パラメータαを示す図である。図３Ｂに示すように、♯１気筒、♯２気筒および♯４気筒についての失火パラメータαは、♯３気筒についての失火パラメータαよりも大きい。したがって、これらの失火パラメータαを区分するように閾値Ａ１を設定し、失火パラメータαと閾値Ａ１との大小を比較することで、各気筒の失火の有無を判定することができる。

【0026】

図３Ｂに示すように、単一の気筒♯３が失火している単気筒失火の場合には、その気筒（失火気筒と呼ぶ）♯３と正常に燃焼している気筒（正常気筒と呼ぶ）♯１，♯２，♯４との間の失火パラメータαの差は大きい。しかし、複数の気筒が失火している多気筒失火の場合、単気筒失火気筒の場合よりも、失火気筒についての相対回転速度ＲＶ１の減少量が小さい。このため、失火パラメータαと単一の閾値Ａ１との大小を比較するだけでは、失火の有無を良好に判定することが難しい。特に、燃焼トルクが小さい弱燃焼時には、正常気筒についての失火パラメータαは小さくなり、失火気筒についての失火パラメータαとの差が減少するため、失火の有無を正確に判定することが一層難しい。この点についてさらに説明する。

【0027】

図４は、エンジン１の複数の失火のパターンごとに１サイクル（７２０°）分の失火パラメータαの変化を示す図である。以下では、便宜上、燃焼行程中ないし燃焼行程完了直後の気筒、すなわち最新の失火パラメータαが得られる気筒を、対象気筒ａと呼び、その直前に燃焼行程であった気筒を第１参照気筒ａ１、第１参照気筒ａ１の直前に燃焼行程であった気筒を第２参照気筒ａ２、第２参照気筒ａ２の直前に燃焼行程であった気筒を第３参照気筒ａ３と呼ぶ。対象気筒ａは、失火判定の有無の対象となる気筒であり、参照気筒ａ１～ａ３は対象気筒ａと異なる気筒である。

【0028】

第１参照気筒ａ１は、対象気筒ａの１つ前（ここではクランク角が１８０°だけ前）に燃焼行程であった気筒であり、第２参照気筒ａ２は、対象気筒ａの２つ前（ここではクランク角が３６０°だけ前）に燃焼行程であった気筒であり、第３参照気筒ａ３は、対象気筒ａの３つ前（ここではクランク角が５４０°だけ前）に燃焼行程であった気筒である。例えば♯１気筒が対象気筒ａであるとき、♯４気筒が第１参照気筒ａ１、♯３気筒が第２参照気筒ａ２、♯２気筒が第３参照気筒ａ３となる。♯３気筒が対象気筒ａであるとき、♯２気筒が第１参照気筒ａ１、♯１気筒が第２参照気筒ａ２、♯４気筒が第３参照気筒ａ３となる。対象気筒ａは、クランク角が１８０°変化する度に順次切り換わる。

【0029】

図４の〇印は、全ての気筒ａ，ａ１～ａ３で失火が発生しない場合、つまり全ての気筒ａ，ａ１～ａ３が正常気筒である正常サイクルの場合の失火パラメータαの変化を示す。×印は、一部の気筒で失火が発生している場合、つまり失火気筒が含まれる失火サイクルの場合の失火パラメータαの変化を示す。なお、失火パラメータαは１サイクル毎に、ある程度、変動するが、〇印および×印は、その変動を考慮した失火パラメータαの平均値あるいは中央値である。

【0030】

失火のパターンには、対象気筒ａのみで失火する単気筒失火と、対象気筒ａと第１参照気筒ａ１、第２参照気筒ａ２および第３参照気筒ａ３のいずれかで失火する多気筒失火とが含まれる。多気筒失火は、対向失火と後連続失火と前連続失火とに区分される。対向失火では、対象気筒ａと、燃焼行程の順序が対象気筒ａに連続しない第２参照気筒ａ２とで失火する。後連続失火では、対象気筒ａと、燃焼行程の順序が対象気筒ａに連続し、対象気筒ａの後に燃焼行程となる第３参照気筒ａ３とで失火する。前連続失火では、対象気筒と、燃焼行程の順序が対象気筒ａに連続し、対象気筒ａの前に燃焼行程となる第１参照気筒ａ１とで失火する。

【0031】

図４には、燃焼トルクが小さい気筒、すなわち弱燃焼の気筒がハッチングで示される。図４の失火のパターンは定常的に繰り返される。このため、例えば後連続失火では、対象気筒ａと対象気筒ａの次の第３参照気筒ａ３とで、失火が発生する。仮に現時点での対象気筒が♯３気筒であり、後連続失火が生じるとき、エンジン１の燃焼のサイクルにおいて、♯３気筒と♯４気筒とで繰り返し失火が起きることになる。図４では、対象気筒ａが弱燃焼の気筒であり、いずれの失火パターンにおいても対象気筒ａを含む弱燃焼の気筒（ハッチング領域）で失火が生じている。

【0032】

対象気筒ａで失火が生じると、次に対象気筒となる第３参照気筒ａ３の失火パラメータを算出する際の基準回転速度ＲＶ０は小さくなる。このため、図４に示すように、いずれの失火パターンにおいても第３参照気筒ａ３の失火パラメータαは、対象気筒ａの失火パラメータαよりも大きくなる。また、対象気筒ａで失火が生じたときの失火パラメータα（×印）は、対象気筒ａについての正常燃焼時の失火パラメータα（〇印）よりも小さい。但し、多気筒失火においては、対象気筒ａの失火パラメータαは他の気筒ａ１～ａ３の失火の影響を受けるため、単気筒失火時よりも失火パラメータαの減少量が小さい。特に、前連続失火の場合には、直前の第１参照気筒ａ１での失火の影響を強く受けて、対象気筒ａにおける燃焼行程開始時の基準回転速度ＲＶ０は小さくなるため、相対回転速度ＲＶ１は大きくなり、対象気筒ａの失火パラメータαは大きくなりやすい。

【0033】

正常サイクルにおける対象気筒ａの失火パラメータαと失火サイクルにおける対象気筒ａの失火パラメータαとの差Δαに着目すると、失火のパターンによって差Δαの大きさが異なり、前連続失火では差Δαが最も小さい。その結果、失火パラメータαと閾値Ａ１（図３Ｂ）との大小を比較するだけでは、失火を精度よく判定できないおそれがある。つまり、閾値Ａ１を小さく設定しすぎると、失火が発生しているのに誤って正常燃焼であると判定し、閾値Ａ１を大きく設定しすぎると、正常燃焼であるのに誤って失火が発生していると判定するおそれがある。そこで、弱燃焼時等であっても失火の有無を正確に判定することができるよう、本実施形態は以下のように失火判定装置を構成する。

【0034】

図５は、本実施形態に係る失火判定装置１０の要部構成を示すブロック図である。図５に示すように、失火判定装置１０は、クランク角センサ２１と、記憶部３０と、パラメータ算出部４０と、判定部５０と、を有する。記憶部３０とパラメータ算出部４０と判定部５０とは、コントローラ２０の機能的構成である。したがって、失火判定装置１０は、ハード的には、クランク角センサ２１とコントローラ２０とにより構成される。

【0035】

記憶部３０は、クランク角センサ２１からのクランク信号を一時的に記憶するバッファメモリである。記憶部３０には、現在のクランク角から少なくとも１サイクル分（７２０°）だけ遡ったクランク角までの範囲におけるクランク信号の発生時間間隔のデータ、すなわち１サイクル分の最新のクランク角データが記憶される。換言すると、図４に示すような対象気筒ａと第１参照気筒ａ１と第２参照気筒ａ２と第３参照気筒ａ３のそれぞれについての失火パラメータαを算出することが可能となるようなクランク角データが記憶される。

【0036】

パラメータ算出部４０は、基準パラメータ算出部４１と合算パラメータ算出部４２とを有する。基準パラメータ算出部４１は、記憶部３０に記憶されたクランク角データに基づき、上述したように、エンジン１の燃焼行程における各気筒の相対回転速度ＲＶ１を算出するとともに、相対回転速度ＲＶ１を各気筒の燃焼行程（膨張行程）にわたって積分して各気筒の失火パラメータαを算出する。すなわち、対象気筒ａ、第１参照気筒ａ１、第２参照気筒ａ２および第３参照気筒ａ３の失火パラメータαをそれぞれ算出する。図５では、対象気筒ａ、第１参照気筒ａ１、第２参照気筒ａ２および第３参照気筒ａ３の失火パラメータαを、それぞれα０、α１、α２およびα３で表す。

【0037】

なお、基準パラメータ算出部４１で対象気筒ａの失火パラメータα０を算出する度に、失火パラメータα０を記憶部３０に記憶し、燃焼行程の気筒が移動する度に、失火パラメータα０、α１、α２をそれぞれα１、α２、α３へ変化させるようにしてもよい。これにより、対象気筒ａの失火パラメータαを算出する時点で、第１参照気筒ａ１、第２参照気筒ａ２および第３参照気筒ａ３の失火パラメータαは既に記憶部３０に記憶されているため、基準パラメータ算出部４１は対象気筒ａの失火パラメータα０のみを算出すればよく、処理負荷が容易である。

【0038】

合算パラメータ算出部４２は、失火パラメータαの加算処理を行う加算回路４３～４５を有する。加算回路４３は、対象気筒ａの失火パラメータα０と第１参照気筒ａ１の失火パラメータα１とを加算して合算パラメータα１１を算出する。加算回路４４は、対象気筒ａの失火パラメータα０と第２参照気筒ａ２の失火パラメータα２とを加算して合算パラメータα１２を算出する。加算回路４５は、対象気筒ａの失火パラメータα０と第３参照気筒ａ３の失火パラメータα３とを加算して合算パラメータα１３を算出する。

【0039】

判定部５０は、失火パラメータαと閾値Ａ１～Ａ４とを比較する比較回路５１～５５と、ＯＲ回路５６と、ＡＮＤ回路５７とを有する。なお、図５には、パラメータ算出部４０と判定部５０との間に、複数の気筒ａ，ａ１，ａ２，ａ３のうち、失火判定の対象となる気筒がハッチングで示される。比較回路５１は、対象気筒ａの失火パラメータα０と予め定められた閾値Ａ１との大小を判定する。閾値Ａ１（図３Ｂ）は、単気筒失火時の失火パラメータαの減少量を考慮して設定される。すなわち、複数の気筒のそれぞれが単気筒失火するときの失火パラメータαの変化に対応付けて設定される。

【0040】

図６は、正常サイクルの失火パラメータα（〇印）と失火サイクルの失火パラメータα（×印）の一例を並べて示す図である。図６に示すように、失火サイクルにおいて単気筒失火時の失火パラメータαは多気筒失火時の失火パラメータαよりも小さい。閾値Ａ１は、弱燃焼による単気筒失火時に想定される失火パラメータαの減少量および多気筒失火時に想定される失火パラメータαの減少量を考慮し、単気筒失火時に想定される失火パラメータαよりも大きく、かつ、多気筒失火時に想定される失火パラメータαよりも小さい値に設定される。図５の比較回路５１で、対象気筒ａの失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であると判定されると、対象気筒ａで単気筒失火が生じている可能性がある。この場合、比較回路５１は、単気筒失火の可能性を示すフラグ信号ｆ０を出力する。

【0041】

比較回路５５は、対象気筒ａの失火パラメータα０と予め定められた閾値Ａ２との大小を判定する。閾値Ａ２は、弱燃焼による多気筒失火時に想定される失火パラメータα０の減少量を考慮して設定される。すなわち、複数の気筒のうちの対象気筒ａと他の気筒ａ１～ａ３との全ての組み合わせ（ａ，ａ１）、（ａ，ａ２）、（ａ，ａ３）でそれらそれぞれが失火（多気筒失火）するときの対象気筒ａの失火パラメータα０の変化に対応付けて設定される。図６に示すように、閾値Ａ２は、閾値Ａ１よりも大きい値に設定される。より詳しくは、多気筒失火時に想定される失火パラメータαの減少量および正常燃焼時に想定される失火パラメータαの変動量を考慮し、多気筒失火時に想定される失火パラメータα０よりも大きく、かつ、正常燃焼時に想定される失火パラメータαよりも小さい値に設定される。

【0042】

図５の比較回路５５で、失火パラメータα０が閾値Ａ２未満であると判定されると、対象気筒ａで単気筒失火が生じている（α＜Ａ１＜Ａ２）、または対象気筒ａと他の気筒ａ１～ａ３とで多気筒失火が生じている可能性がある（Ａ１＜α＜Ａ２）。この場合、比較回路５５は、単気筒失火または多気筒失火の可能性があることを示すフラグ信号ｆ４を出力する。このように、対象気筒ａで失火していると判定される条件は、少なくともフラグ信号ｆ４が出力されることであり、フラグ信号ｆ４が出力されないとき、対象気筒ａで失火していないと判定される。

【0043】

比較回路５２は、合算パラメータα１１と予め定められた閾値Ａ３との大小を判定する。比較回路５３は、合算パラメータα１２と予め定められた閾値Ａ４との大小を判定する。比較回路５４は、合算パラメータα１３と予め定められた閾値Ａ３との大小を判定する。閾値Ａ３は、連続失火に対応して設定され、閾値Ａ４は、対向失火に対応して設定される。

【0044】

より詳しくは、閾値Ａ３は、弱燃焼による連続失火時に想定される複数の失火パラメータαの減少量を考慮して設定される。すなわち、閾値Ａ３は、複数の気筒のうちの対象気筒ａと第１参照気筒ａ１との組み合わせ（ａ，ａ１）、および対象気筒ａと第３参照気筒ａ３との組み合わせ（ａ，ａ３）で多気筒失火するときに想定される、失火パラメータα０とα１またはα０とα３を合算した合算パラメータα１１、α１３の変化に対応付けて設定される。閾値Ａ４は、弱燃焼による対向失火時に想定される複数の失火パラメータαの減少量を考慮して設定される。すなわち、閾値Ａ４は、複数の気筒のうちの対象気筒ａと第２参照気筒ａ２との組み合わせ（ａ，ａ２）で多気筒失火するときに想定される、失火パラメータα０とα２を合算した合算パラメータα１２の変化に対応付けて設定される。

【0045】

より具体的には、合算パラメータα１１，α１２，α１３に対応する正常サイクルにおける気筒の失火パラメータα（図４の〇印）を加算した値を、正常サイクルにおける合算パラメータとすると、閾値Ａ３，Ａ４は、失火サイクルにおける合算パラメータα１１，α１２，α１３よりも大きく、かつ、正常サイクルにおける合算パラメータよりも小さい値に設定される。なお、正常サイクルにおける合算パラメータとして、弱燃焼時に想定される正常サイクルの失火パラメータα（対象気筒ａにおける失火パラメータα）を２倍した値を用いてもよい。閾値Ａ３と閾値Ａ４とを同一の値に設定してもよい。前連続失火と後連続失火とで、閾値Ａ３を別々の値に設定してもよい。

【0046】

失火サイクルにおける合算パラメータα１１，α１２，α１３と正常サイクルにおける合算パラメータとの差は、失火サイクルにおける失火パラメータα０と正常サイクルにおける失火パラメータαとの差Δα（図４）よりも大きくなる。これにより、失火サイクルにおける合算パラメータα１１，α１２，α１３よりも大きく、かつ、正常サイクルにおける合算パラメータよりも小さいという条件を満たすような閾値Ａ３，Ａ４の設定が容易である。比較回路５２は、合算パラメータα１１が閾値Ａ３未満であると判定すると、前連続失火が生じている可能性を示すフラグ信号ｆ１を出力する。比較回路５３は、合算パラメータα１２が閾値Ａ４未満であると判定すると、対向失火が生じている可能性を示すフラグ信号ｆ２を出力する。比較回路５４は、合算パラメータα１３が閾値Ａ３未満であると判定すると、後連続失火が生じている可能性を示すフラグ信号ｆ３を出力する。

【0047】

ＯＲ回路５６は、フラグ信号ｆ０～ｆ３のいずれかが入力されると、当該フラグ信号ｆ０～ｆ３を出力する。フラグ信号ｆ０～ｆ３のいずれも入力されないときには、オフ信号を出力する。

【0048】

ＡＮＤ回路５７は、エンジン１の失火の有無を判定する判定回路としての機能を有する。ＡＮＤ回路５７は、ＯＲ回路５６からフラグ信号ｆ０～ｆ３が出力され、かつ、比較回路５５からフラグ信号ｆ４が出力されると、エンジン１に失火が生じている、つまりエンジン１が失火サイクルで運転していると判定する。一方、ＯＲ回路５６からオフ信号が出力され、または、比較回路５５からフラグ信号ｆ４が出力されないとき、ＡＮＤ回路５７は、エンジン１に失火が生じていない、つまりエンジン１が正常サイクルで運転していると判定する。

【0049】

ＡＮＤ回路５７は、エンジン１が失火サイクルで運転していると判定すると、さらにフラグ信号ｆ０～ｆ３に応じて失火パターンを特定する。すなわち、ＡＮＤ回路５７は、フラグ信号ｆ０が出力され、フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれも出力されないとき、対象気筒ａで単気筒失火が生じていると判定する。フラグ信号ｆ１が出力され、フラグ信号ｆ０が出力されないとき、対象気筒ａと第１参照気筒ａ１とで多気筒失火（前連続失火）が生じていると判定する。フラグ信号ｆ２が出力され、フラグ信号ｆ０が出力されないとき、対象気筒ａと第２参照気筒ａ２とで多気筒失火（対向失火）が生じていると判定する。フラグ信号ｆ３が出力され、フラグ信号ｆ０が出力されないとき、対象気筒ａと第３参照気筒ａ３とで多気筒失火（後連続失火）が生じていると判定する。フラグ信号ｆ０が出力され、かつ、フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかが出力されると、対象気筒ａで単気筒失火が生じている、または対象気筒を含む複数の気筒で多気筒失火が生じていると判定する。

【0050】

ＡＮＤ回路５７で、エンジン１に失火が生じていると判定されると、コントローラ２０（図２）は、失火を抑えるような処理を実行する。例えば、点火時期をリタードさせているとき、点火時期を進角補正するように点火プラグ１１に制御信号を出力する。あるいは、噴射パターンや噴射タイミングを変更するようにインジェクタ１２に制御信号を出力する。

【0051】

図７は、フラグ信号ｆ０～ｆ４と失火パターンとの関係を示す図である。図７では、フラグ信号ｆ０～ｆ４が出力されたときを〇印で、出力されないときを×印で示す。なお、フラグ信号ｆ１～ｆ３についてはまとめて、フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかが出力されるときを〇印で、いずれも出力されないときを×印で示す。フラグ信号ｆ０～ｆ４が出力されるときは、少なくとも対象気筒ａで失火しているときであり、対象気筒ａで正常に燃焼し、他の気筒で失火が生じている場合については、ここでは想定しない。

【0052】

図７に示すように、フラグ信号ｆ０とフラグ信号ｆ４とが出力され、フラグ信号ｆ１～ｆ３が出力されないとき、失火パラメータα０が閾値Ａ１（図６）未満であり、対象気筒ａで単気筒失火が生じていると判断される。フラグ信号ｆ０～ｆ４のいずれも出力されないとき、エンジン１は正常サイクルで燃焼していると判断される。

【0053】

フラグ信号ｆ４が出力され、フラグ信号ｆ０～ｆ３が出力されないときも、エンジン１は正常サイクルで燃焼していると判断される。この場合、対象気筒ａで失火していないにも拘わらず、弱燃焼により失火パラメータα０が閾値Ａ２よりも小さくなったことにより、フラグ信号ｆ４が出力されたものと考えられる。すなわち、閾値Ａ２は閾値Ａ１よりも大きいため、失火が生じていないにも拘わらず、失火パラメータα０が閾値Ａ２より小さくなることがある。但し、本実施形態では、フラグ信号ｆ４が出力されることだけでなく、フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかが出力されることを多気筒失火の条件としているので、α０＜Ａ２が満たされる場合であっても、正常燃焼と区別して多気筒失火の発生を確実に判断できる。

【0054】

フラグ信号ｆ０とフラグ信号ｆ４とが出力され、さらにフラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかが出力されるとき、対象気筒ａで単気筒失火が生じている、または対象気筒ａを含む複数の気筒で多気筒失火が生じていると判断される。フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかが出力され、フラグ信号ｆ０，ｆ４がいずれも出力されないとき、対象気筒ａで失火が生じていないにも拘わらず、弱燃焼により合算パラメータα１１～α１３のいずれかが閾値Ａ３，Ａ４よりも小さくなったことにより、フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかが出力されたものと考えられる。このため、エンジン１は正常サイクルで燃焼していると判断される。

【0055】

フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかとフラグ信号ｆ４とが出力され、フラグ信号ｆ０が出力されないとき、対象気筒ａを含む複数の気筒で多気筒失火が生じていると判断される。仮に、フラグ信号ｆ０が出力されずにフラグ信号ｆ４が出力されたことを、多気筒失火判定の条件にすると、エンジン１が正常燃焼しているにも拘わらず、誤って失火していると判断されるおそれがある。これに対し、フラグ信号ｆ１～ｆ３のいずれかが出力されたことを、多気筒失火判定の条件に加えることで、多気筒失火の発生の有無を確実に判断できる。

【0056】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）内燃機関の失火判定装置１０は、複数の気筒を有するエンジン１のクランクシャフト１０７の回転速度を検出するクランク角センサ２１と、クランク角センサ２１により検出された回転速度に基づいて、複数の気筒のそれぞれの燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータα、すなわち、回転速度の増加量が大きいほど増加するような失火パラメータαを算出するパラメータ算出部４０と、パラメータ算出部４０（基準パラメータ算出部４１）により算出された失火パラメータα０が閾値Ａ１（第１閾値）未満であるか否かを判定する比較回路５１と、失火パラメータα０が閾値Ａ１よりも大きい閾値Ａ２（第２閾値）未満であるか否かを判定する比較回路５５と、を有し、比較回路５１，５５の判定結果に応じてエンジン１の失火の有無を判定する判定部５０と、を備える（図５）。判定部５０は、比較回路５１により失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であると判定されると、複数の気筒のうちの単一の気筒での失火である単気筒失火が発生していると判定し、比較回路５５により失火パラメータα０が閾値Ａ２未満であると判定されると、単気筒失火または複数の気筒のうちの二以上の気筒での失火である多気筒失火が発生していると判定する（図５）。

【0057】

この構成により、エンジン１の多気筒失火の有無を良好に判定することができる。すなわち、単気筒失火と多気筒失火とでは、失火パラメータα０の減少量が異なるため、失火パラメータα０と単一の閾値Ａ１またはＡ２とを比較するだけでは、失火の有無を精度よく判定することが困難であるが、失火パラメータα０と異なる２つの閾値Ａ１，Ａ２と比較することで、単気筒失火および多気筒失火の有無を精度よく判定することができる。

【0058】

（２）判定部５０は、複数の気筒のうちの燃焼行程中または燃焼行程完了直後の気筒である対象気筒ａを特定するとともに、比較回路５１により失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であると判定されると、対象気筒ａで単気筒失火が発生していると判定し、失火パラメータα０が閾値Ａ１以上かつ閾値Ａ２未満であると判定されると、対象気筒ａを含む二つの気筒で多気筒失火が発生していると判定する（図６）。これにより、失火が生じている気筒を特定するとともに、単気筒失火と多気筒失火とを区別して判定することができる。

【0059】

（３）パラメータ算出部４０は、クランク角センサ２１により検出された回転速度に基づいて、対象気筒ａの燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータα０と、対象気筒ａの燃焼行程を起点としてエンジン１の１サイクル分だけ遡ったクランク角の範囲内での参照気筒ａ１～ａ３の燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータα１～α３と、を算出するとともに、失火パラメータα０と失火パラメータα１～α３のいずれかとの和である合算パラメータ（合算失火パラメータ）α１１～α１３を算出する（図５）。判定部５０は、パラメータ算出部４０により算出された合算パラメータα１１～α１３が閾値Ａ３，Ａ４（第３閾値）未満であるか否かを判定する比較回路５２～５４をさらに有する（図５）。そして判定部５０は、比較回路５１により失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であると判定され、およびまたは、比較回路５２～５４により合算パラメータα１１～α１３が閾値Ａ３，Ａ４未満であると判定され、かつ、比較回路５５により失火パラメータα０が閾値Ａ２未満であると判定されると、対象気筒ａで失火が発生していると判定し、比較回路５１により失火パラメータα０が閾値Ａ１以上であると判定され、かつ、比較回路５２～５４により合算パラメータα１１～α１３が閾値Ａ３，Ａ４以上であると判定されると、比較回路５５により失火パラメータα０が閾値Ａ２未満であると判定されても、対象気筒ａで失火が発生していないと判定する（図５，図７）。多気筒失火時の失火パラメータαの特性は、合算パラメータα１１～α１３によって良好に反映することができる。このため、合算パラメータα１１～α１３を用いることで、多気筒失火の有無を正確に判定することができる。

【0060】

（４）判定部５０は、比較回路５１により失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であると判定され、かつ、比較回路５２～５４により合算パラメータα１１～α１３が閾値Ａ３，Ａ４以上であると判定されると、対象気筒ａで単気筒失火が発生していると判定する。すなわち、失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であるときには、失火パラメータα０が閾値Ａ２未満であるという条件を満たすので、判定部５０は、失火パラメータα０と閾値Ａ２との大小を比較することなく、対象気筒ａで単気筒失火が発生していると判定する（図５）。これにより単気筒失火の発生の有無を、正確に判定することができる。

【0061】

（５）判定部５０は、比較回路５１により失火パラメータα０が閾値Ａ１以上であると判定され、かつ、比較回路５５により失火パラメータα０が閾値Ａ２未満であると判定され、かつ、比較回路５２～５４により合算パラメータα１１～α１３が閾値Ａ３，Ａ４未満であると判定されると、対象気筒ａを含む二つの気筒で多気筒失火が発生していると判定する。これにより多気筒失火の発生の有無を、正確に判定することができる。

【0062】

（６）閾値Ａ１は、予め、複数の気筒のそれぞれが単気筒失火するときの失火パラメータα０の変化に対応付けて設定される（図６）。このように閾値Ａ１を設定することで、単気筒失火と多気筒失火とを明確に区別することができ、単気筒失火の発生を精度よく検出できる。

【0063】

（７）閾値Ａ２は、予め、複数の気筒の全ての組合せからなる二つの気筒が多気筒失火するときの失火パラメータα０の変化に対応付けて設定される（図６）。このように閾値Ａ２を設定することで、単気筒失火と多気筒失火とを明確に区別することができ、多気筒失火の発生を精度よく検出できる。

【0064】

（８）閾値Ａ３，Ａ４は、予め、複数の気筒の全ての組合せからなる二つの気筒が多気筒失火するときの合算パラメータα１３～α１４の変化に対応付けて設定される。このように閾値Ａ３，Ａ４を設定することで、多気筒失火と正常燃焼とを明確に区別することができ、多気筒失火の発生を精度よく検出できる。

【0065】

上記実施形態では、エンジン１が４つの気筒を有するものとして説明したが、複数の気筒を有するのであれば、気筒数の数は４つに限らず、５以上であってもよい。気筒数が例えば６気筒のエンジン１の場合には、クランク角θが１２０°変化するたびに、異なる気筒で順次燃焼行程が開始される。この場合には、パラメータ算出部４０は、対象気筒ａで燃焼行程が開始してから、次の気筒（他の気筒）で燃焼行程が開始するまで（クランク角θが１２０°変化するまで）に、クランク角センサ２１により検出されたクランク角データに基づいて、対象気筒ａについての失火パラメータαを算出すればよい。これにより、気筒数が５以上であっても、エンジン１の失火の有無を精度よく判定することができる。

【0066】

上記実施形態では、エンジン１の動力によって走行するエンジン車両に失火判定装置１０を適用するようにしたが、エンジン１と走行モータとを有するハイブリッド車両に失火判定装置を適用することもできる。この場合、失火判定装置１０は、走行モータの回転数を検出するレゾルバなどの回転数検出器をさらに備え、パラメータ算出部４０は、クランク角センサ２１（第１速度検出部）により検出されたクランク角データと、回転数検出器（第２速度検出部）により検出された走行モータの回転速度とに基づいて失火パラメータαを算出すればよい。これにより、走行モータの回転によるエンジン１の回転速度に対する影響を除外して、エンジン１の失火の有無を精度よく判定することができる。なお、エンジン１の動力によって回転駆動される電動機器は、走行モータではなく発電機等、他の電動機器であってもよく、回転数検出器が発電機等の回転速度を検出するようにしてもよい。電動機器に作用する負荷を検出するセンサを設け、パラメータ算出部４０が、このセンサにより検出された負荷とクランク角データとに基づいて失火パラメータαを算出するようにしてもよい。

【0067】

上記実施形態では、内燃機関としてのエンジン１の複数の気筒のうち、エンジン１の燃焼の１サイクルで２つの気筒が失火する場合を多気筒失火の例として説明したが、多気筒失火時の失火する気筒数は２つに限らず３以上であってもよい。上記実施形態では、クランク角センサ２１によりエンジン１のクランクシャフト（出力軸）１０７の回転速度を検出するようにしたが、速度検出部の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、パラメータ算出部４０が記憶部３０に記憶されたクランク角データに基づいてエンジン１の１サイクルにわたって複数の気筒のそれぞれの燃焼行程についての失火パラメータαを算出するようにした。すなわち、パラメータ算出部４０が、クランク角データに基づいて、対象気筒ａの燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータα０（第１失火パラメータ）と、対象気筒ａの燃焼行程を起点として１サイクル分だけ遡ったクランク角の範囲内での参照気筒ａ１～ａ３の燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有する失火パラメータα１～α３（第２失火パラメータ）と、を算出するとともに、失火パラメータα０と失火パラメータα１～α３との和である合算パラメータα１１～α１３を算出するようにしたが、燃焼行程における回転速度の変化量と相関関係を有するとともに、回転速度の増加量が大きいほど増加するような値を失火パラメータとして算出するのであれば、パラメータ算出部の構成はいかなるものでもよい。

【0068】

上記実施形態では、第１判定部としての比較回路５１でα０＜Ａ１であるか否かを判定し、第２判定部としての比較回路５５でα０＜Ａ２であるか否かを判定し、さらに第３判定部としての比較回路５２～５４でα１１＜Ａ３，α１２＜Ａ４，α１３＜Ａ３であるか否かを判定し、判定結果に応じてエンジン１の失火の有無を判定するようにしたが、失火判定部の構成はこれに限らない。例えば失火判定部から第３判定部を除外し、図５のＡＮＤ回路５７を介さずに、第１判定部と第２判定部との判定結果に応じて、対象気筒ａの失火の有無を判定するようにしてもよい。上記実施形態では、予め記憶部３０に各種の閾値Ａ１（第１閾値）、閾値Ａ２（第２閾値）、閾値Ａ３，Ａ４（第３閾値）を記憶するようにした。この点に関し、失火パラメータに対応して、単気筒失火が発生しているか否かを判定し得る値に設定されるのであれば、閾値Ａ１の値はいかなるものでもよい。失火パラメータに対応して、単気筒失火または多気筒失火が発生しているか否かを判定し得る値に設定されるのであれば、閾値Ａ２の値はいかなるものでもよい。合算パラメータに対応して、多気筒失火が発生しているか否かを判定し得る値に設定されるのであれば、閾値Ａ３，Ａ４の設定はいかなるものでもよい。なお、閾値Ａ１～Ａ４は，エンジン１の運転条件によって変化する。このため、運転条件に応じて閾値Ａ１～Ａ４を、予めマップなどによりメモリに記憶するようにしてもよい。

【0069】

上記実施形態では、対象気筒ａの失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であるとき、単気筒失火が発生していると判定したが、多気筒失火の場合にも失火パラメータα０が閾値Ａ１未満となることがある。例えば、エンジンの限られた状況下で、失火発生時にパワープラントに共振が発生し、エンジンと車軸との間のトルク伝達経路に設けられたトランスミッションからの反作用によって、対向失火および後連続失火が生じたとき（前連続失火でないとき）に、失火パラメータα０が閾値Ａ１未満となることがある。この点を考慮し、失火判定部は、第１判定部により失火パラメータα０が閾値Ａ１未満であると判定されると、対象気筒ａでの失火である単気筒失火が発生している、または対象気筒ａを含み、かつ、対象気筒ａの直前に燃焼行程となった気筒（第１参照気筒ａ１）を含まない二以上の気筒（ａ，ａ２）または（ａ，ａ３）での失火である多気筒失火（これを第１多気筒失火と呼ぶ）が発生していると判定し、第２判定部により失火パラメータα０が閾値Ａ２未満であると判定されると、単気筒失火が発生している、または対象気筒ａを含む二以上の気筒（ａ，ａ１）、（ａ，ａ２）または（ａ，ａ３）での失火である多気筒失火（これを第２多気筒失火と呼ぶ）が発生していると判定するようにしてもよい。

【0070】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ エンジン、２１ クランク角センサ、４０ パラメータ算出部、５０ 判定部、５１～５５ 比較回路、５６ ＯＲ回路、５７ ＡＮＤ回路、α０～α４ 失火パラメータ、α１１～α１３ 合算パラメータ、Ａ１～Ａ４ 閾値

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】