JP2001289111A - エンジンの失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構成の煩雑化を招くことなく、且つ継続的に失
火検出を行うことができるエンジンの失火検出装置を提
供する。 【解決手段】エンジン１の排気管１２には限界電流式の
Ａ／Ｆセンサ２６が配設されており、同Ａ／Ｆセンサ２
６は、エンジン１から排出される排ガスの酸素濃度に比
例して広域で且つリニアな空燃比信号（ＡＦ）を出力す
る。ＥＣＵ３０内に設けられたＣＰＵ３１は、Ａ／Ｆセ
ンサ２６の検出結果に基づいて空燃比Ｆ／Ｂ制御を実施
する。また、ＣＰＵ３１は、その時々の空燃比ＡＦに応
じてエンジン１における失火を検出する。すなわち、失
火検出に際し、Ａ／Ｆセンサ２６により検出された空燃
比ＡＦと、予め空燃比リーン側に設定された所定の失火
判定値とを比較し、空燃比ＡＦが失火判定値よりも更に
リーンであれば、失火発生の旨を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの失火検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの失火検出手法として従来よ
り、例えば次の（１），（２）の手法が知られている。 （１）エンジン回転速度の変化量を計測し、該計測した
回転速度変化量と、予め記憶しておいた失火判定値とを
比較する。そして、失火判定値よりも大きな回転速度変
化が確認された時に、失火発生したと判定する方法。 （２）エンジン排気管に配設された圧力センサとＯ2 セ
ンサ（酸素濃度センサ）とを用い、圧力の減少と酸素濃
度の増加とにより失火の有無を判別する方法（特開平５
−１３３２７１号公報）。すなわち、失火時には排ガス
中の酸素濃度が増加し、且つ高温の排ガス流量が減少し
て圧力が低減される。従って、圧力の減少と酸素濃度の
増加とが同時に起こった時に失火発生したと判定する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記（１）の失火検出
手法では、悪路走行時など、外部からの振動がエンジン
クランク軸に加わる際には失火の有無にかかわらず回転
速度が不用意に変動し、失火誤検出のおそれがあるた
め、失火検出を一時的に中断しなくてはならない。すな
わち、外力等による車体振動時は、失火検出を実施する
ことが不可能となる。

【０００４】また、上記（２）の失火検出手法の場合、
Ｏ2 センサは、排ガスが理論空燃比に対してリッチかリ
ーンかに応じて概ね２値の電圧信号を出力し、理論空燃
比を境に排ガスがリッチ／リーンで繰り返し変化するた
め、失火発生時でなくとも一時的には空燃比リーン（酸
素濃度増加）が検出される。その理由からも、失火判定
を正しく行うためには酸素濃度判定に加え、排気管圧力
の判定が不可欠となる。かかる場合、エンジン排気管に
圧力センサを配設しなくてはならないが、現在の自動車
において排気管に圧力センサを設置することは構造の複
雑化、費用の面から難しい。そのため、上記（２）の失
火検出を行うことは実質上困難となる。

【０００５】他方、Ｏ2 センサの検出結果を失火検出に
用いる技術として、特開平４−３１１６５２号公報に開
示された技術が知られている。これは、失火の誤検出を
防止するための技術であり、その概要として、エンジン
排気管に配設されたＯ2 センサを用い、該Ｏ2 センサの
出力と予め学習されたエンジン固有の動作周期とによ
り、失火判定結果が正しいかどうかを判断する。すなわ
ち、同公報では、Ｏ2 センサ出力が上限近傍値又は下限
近傍値に到達するまでの時間、並びに上限及び下限近傍
値での維持時間を検出し、その検出値と学習値との比較
により失火判定の結果を判断していた。

【０００６】ところが、上記した失火誤検出防止の手法
では、正常サイクル時の動作周期に従うＯ2 センサ出力
を学習し、更にその学習を、ボアやストロークといった
エンジン構造が異なるもの毎に行う必要がある。それ
故、処理負荷の増加や作業の煩雑化を招き、実用化には
不適であった。また、上記の失火誤検出防止の手法その
ものを失火検出手法として採用しても、正確に失火検出
を行うことは不可能であった。

【０００７】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、構成の煩雑化を
招くことなく、且つ継続的に失火検出を行うことができ
るエンジンの失火検出装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、ガス濃度センサは、排ガス中の特定ガス成分の濃度
を広域に検出する。失火判定手段は、ガス濃度センサに
より検出される特定ガス成分の濃度に基づいて失火の有
無を判定する。この場合特に、請求項２に記載したよう
に、ガス濃度センサは、排ガス中の未燃のままのガス成
分の濃度を検出するものであると良い。

【０００９】要するに、エンジンで失火が発生すると、
気筒内に流入した混合気が未燃のまま排出され、その
際、排ガス中の特定ガス成分の濃度（特に、未燃のまま
のガス成分の濃度）を検出することにより失火の有無が
判定できる。このとき、広域に検出される特定ガス成分
の濃度値から失火の有無が判定されるので、精密な失火
判定が可能となる。また、エンジン回転速度の変化量に
より失火判定する従来技術とは異なり、悪路走行時にも
失火判定を中断しなくてもよくなり、失火検出を継続的
に実施することが可能となる。更に別の従来技術である
前述の特開平５−１３３２７１号公報とは異なり、排気
管に配設される圧力センサが不要となるので構成の煩雑
化を招くこともない。

【００１０】また、請求項３に記載の発明では、前記ガ
ス濃度センサは、排ガス中の酸素濃度から空燃比を広域
に検出する空燃比センサであり、前記失火検出手段は、
空燃比センサの検出結果と予め空燃比リーン側に設定さ
れた所定の失火判定値とを比較し、センサ検出結果が失
火判定値よりも更にリーンであれば、失火発生の旨を判
定する。

【００１１】ここで、空燃比センサは、例えば周知の限
界電流式Ａ／Ｆセンサであり、その検出結果により空燃
比フィードバック制御が実施される。このとき、失火発
生時には排ガス中の酸素濃度が増加するため、その増加
分を空燃比センサで検出することにより失火の有無が判
定できる。

【００１２】かかる場合、例えば、空燃比が理論空燃比
付近でフィードバック制御される時と、リーン領域でフ
ィードバック制御される時とでは、失火が発生していな
い状態での検出空燃比が自ずと変わるため、請求項４に
記載したように、空燃比の目標値に応じて失火判定値を
変更すると良い。例えば目標空燃比がリーン側に移行す
れば、それに合わせて失火判定値をリーン側に変更す
る。これにより、空燃比フィードバック制御での目標空
燃比が変更されてもその都度正確に失火判定を行うこと
ができる。

【００１３】請求項５に記載の発明では、前記ガス濃度
センサは、排ガス中のＨＣ成分の濃度を検出するＨＣセ
ンサであり、前記失火検出手段は、ＨＣセンサの検出結
果と所定の失火判定値とを比較し、失火判定値として設
定されるＨＣ濃度よりもＨＣセンサにより検出されたＨ
Ｃ濃度が高ければ、失火発生の旨を判定する。このと
き、失火発生時には排ガス中のＨＣ量が増加するため、
その増加分をＨＣセンサで検出することにより失火の有
無が判定できる。

【００１４】また、車両用エンジンでは、始動時や高負
荷運転時等に燃料量が増量され、空燃比リッチで燃料量
が制御されることがある。この場合、請求項６に記載し
たように、エンジンへの供給燃料の増量時には、その燃
料増量分に応じて失火判定値を変更することにより、そ
の都度正確に失火判定を行うことができる。

【００１５】請求項７に記載の発明では、燃料量制御に
関係なく排ガスの特定ガス成分の濃度が大きく変動する
エンジン運転状態下では、ガス濃度センサの検出結果に
基づく失火検出を実施しない。例えば、燃料カット時や
インジェクタの故障時には本来の燃料量制御（空燃比制
御）に関係なく、酸素濃度、ＨＣ濃度等が大きく変動す
る。それ故、かかる場合には、失火判定の精度悪化を抑
制すべく失火判定を中断する。

【００１６】請求項８に記載の発明では、第１の失火判
定手段は、回転センサにより検出されるエンジン出力軸
の回転速度情報に基づいて回転速度変動量を求め、その
回転速度変動量と所定の失火判定値との比較により失火
の有無を判定する。また、第２の失火判定手段は、ガス
濃度センサの検出結果と所定の失火判定値との比較によ
り失火の有無を判定する。切換手段は、外力によるエン
ジン出力軸の振動の有無を検出し、振動有りの場合、第
２の失火判定手段による判定結果が有効となるよう失火
判定手段を切り換える。

【００１７】つまり、車両の悪路走行時等、エンジン出
力軸が振動する場合には失火誤検出のおそれがあるた
め、回転速度変動量による失火判定結果（第１の失火判
定手段による判定結果）ではなく、排ガス成分による失
火判定結果（第２の失火判定手段による判定結果）を有
効とする。これにより、２つの失火検出手法を好適に用
いた失火検出が実現できる。

【００１８】請求項９に記載の発明では、第２の失火判
定手段により失火有りと判定された時、それに引き続い
て第１の失火判定手段による失火判定を実施し、その第
１の失火判定手段により失火気筒を特定する。つまり、
排ガス成分による失火判定（第２の失火判定手段）では
失火気筒の特定が困難であるが、回転速度変動量による
失火判定（第１の失火判定手段）との組み合わせによ
り、失火気筒の特定が容易となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、車両
用ガソリンエンジンの空燃比制御システムとしてこの発
明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明す
る。

【００２０】図１は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概略構成図である。図１に示されるように、
エンジン１は４気筒４サイクルの火花点火式エンジンと
して構成されている。その吸入空気は図示しないエアク
リーナから取り込まれ、上流より吸気管３、スロットル
弁４、サージタンク５及びインテークマニホールド６を
通過して、インテークマニホールド６内で各気筒毎のイ
ンジェクタ７から噴射された燃料と混合される。そし
て、所定空燃比の混合気として各気筒に供給される。

【００２１】エンジン１の各気筒には点火プラグ９が設
けられ、点火プラグ９は各気筒の混合気を所定タイミン
グで点火する。なお本実施の形態の装置では、いわゆる
ＤＬＩシステムを採用しており、図示しない点火コイル
からの点火エネルギがディストリビュータを介さずに各
気筒の点火プラグ９に直接供給される。燃焼後に各気筒
から排出される排ガスは、エキゾーストマニホールド１
１及び排気管１２を経て、排気管１２に設けられた触媒
コンバータ１４を通過した後、大気に排出される。

【００２２】吸気管３には、スロットル弁４の下流側の
吸気管内負圧（吸気圧ＰＭ）を検出するための吸気圧セ
ンサ２２が設けられている。エンジン１のシリンダブロ
ックには、エンジン冷却水の温度（冷却水温Ｔｈｗ）を
検出するための水温センサ２４が設けられている。ま
た、図示しないクランク軸にはエンジン１の回転数（エ
ンジン回転数Ｎｅ）を検出するための回転数センサ２５
が設けられ、この回転数センサ２５はエンジン１の２回
転、すなわち７２０°ＣＡ毎に等間隔で２４個のパルス
信号を出力する。

【００２３】排気管１２において、触媒コンバータ１４
の上流側（エキゾーストマニホールド１１の集合部）に
は限界電流式のＡ／Ｆセンサ２６が配設され、同触媒コ
ンバータ１４の下流側にはＯ2 センサ（以下は便宜上、
リアＯ2 センサという）２７が配設されている。

【００２４】Ａ／Ｆセンサ２６は、エンジン１から排出
される排ガスの酸素濃度（或いは、未燃ガス中のＣＯ濃
度）に比例して広域で且つリニアな空燃比信号（ＡＦ）
を出力する。その特性を略述すると、Ａ／Ｆセンサ２６
は、図２に示されるように、同センサ２６への電圧印加
（横軸の電圧Ｖ）に伴い排ガス中の酸素濃度又はＣＯ濃
度に比例して限界電流が飽和する飽和領域を有してお
り、この飽和領域の電流値（限界電流）を検出し、その
電流値を換算することによって空燃比ＡＦが測定でき
る。すなわち、限界電流の増減は空燃比の増減（すなわ
ち、リーン・リッチの度合）に対応しており、空燃比が
リーン側になるほど限界電流は増大し、空燃比がリッチ
側になるほど限界電流は減少する。なお、Ａ／Ｆセンサ
２６の構造としてはコップ型や積層型等が従来より知ら
れているが、それら何れであっても良い。

【００２５】また、リアＯ2 センサ２７は、排ガスが空
燃比がリッチかリーンかに応じて異なる起電力信号ＶＯ
Ｘ２を出力する。つまり、センサ出力特性の図示は省略
するが、起電力信号ＶＯＸ２は、理論空燃比λ＝１を境
にして大きく変化する電圧信号であり、その値はリッチ
側で約１Ｖの電圧値となり、リーン側で約０Ｖの電圧値
となる。但し、リアＯ2 センサ２７は本発明として必須
の要件ではなく、空燃比制御システムとして、これをＡ
／Ｆセンサに変更したり、触媒下流側のセンサ自体を排
除して構成しても良い。

【００２６】ＥＣＵ（電子制御ユニット）３０は、ＣＰ
Ｕ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ
３４等を中心に論理演算回路として構成され、前記した
各センサの検出信号を入力する入力ポート３５と各アク
チュエータ等に制御信号を出力する出力ポート３６とに
対しバス３７を介して接続されている。ＥＣＵ３０は、
前述した各種センサの検出信号（吸気圧ＰＭ、冷却水温
Ｔｈｗ、エンジン回転数Ｎｅ、空燃比信号等）を入力ポ
ート３５を介して入力する。そして、それらの各値に基
づいて燃料噴射量ＴＡＵ、点火時期Ｉｇ等の制御信号を
算出し、更にそれら制御信号を出力ポート３６を介して
インジェクタ７及び点火プラグ９等にそれぞれ出力す
る。

【００２７】特に、ＣＰＵ３１は、Ａ／Ｆセンサ２６及
びリアＯ2 センサ２７の検出結果に基づいて空燃比フィ
ードバック（Ｆ／Ｂ）制御を実施する。その際、ＣＰＵ
３１は、理論空燃比（ストイキ）を目標空燃比とするス
トイキＦ／Ｂ制御と、空燃比リーン域での空燃比を目標
空燃比とするリーン燃焼Ｆ／Ｂ制御とを選択的に実施す
る。また更に、ＣＰＵ３１は、その時々の空燃比に応じ
てエンジン１における失火を検出する。

【００２８】次に、本制御装置における燃料噴射制御及
び失火検出の手順について図３、図４のフローチャート
を参照して説明する。先ずは図３のフローチャートを用
い、ＣＰＵ３１により実行される燃料噴射の制御手順を
説明する。なお、図３の処理は、各気筒の燃焼毎（４気
筒エンジンの場合は１８０°ＣＡ毎）にＣＰＵ３１によ
り実行される。

【００２９】さて、図３のルーチンがスタートすると、
先ずステップ１０１では、エンジン運転状態を表すセン
サ検出結果（エンジン回転数Ｎｅ、吸気圧ＰＭ、冷却水
温Ｔｈｗ等）を読み込み、続くステップ１０２では、Ｒ
ＯＭ３２内に予め格納されている基本噴射マップを用い
てその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧ＰＭに応じ
た基本噴射量Ｔｐを算出する。また、ステップ１０３で
は、周知の空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立しているか否かを判
別する。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ条件とは、冷却水温Ｔｈ
ｗが所定温度以上であること、高回転・高負荷状態でな
いこと、Ａ／Ｆセンサ２６が活性状態にあることなどを
含む。

【００３０】Ｆ／Ｂ条件が不成立の場合、ステップ１０
４に進み、空燃比補正係数ＦＡＦを「１．０」とする。
また、Ｆ／Ｂ条件成立の場合、ステップ１０５に進み、
目標空燃比ＡＦｔｇを設定する。目標空燃比ＡＦｔｇ
は、例えばその時々のエンジン回転数Ｎｅ及び吸気圧Ｐ
Ｍに基づき所定の目標空燃比マップを参照して求めら
れ、ＡＦｔｇ値として理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．
７）、又はＡ／Ｆ＝２１〜２３に相当するリーン値が設
定される。

【００３１】その後、ステップ１０６では、その時々の
実際の空燃比ＡＦ（Ａ／Ｆセンサ２６の計測値）と目標
空燃比ＡＦｔｇとの偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡ
Ｆを設定する。例えば、現代制御理論やＰＩＤ制御に基
づくＦ／Ｂ制御手法によりＦＡＦ値を設定する。このと
き、リアＯ2 センサ２７の出力電圧ＶＯＸ２が比較電圧
より高い時、ＦＡＦの平均値が小さくなるようにＡ／Ｆ
センサ２６の出力に基づき設定されたＦＡＦ値を補正す
ると良い。但し、制御手法の詳細な説明は省略する。

【００３２】ＦＡＦ値の設定後、ステップ１０７では、
下記の数式を用い、基本噴射量Ｔｐ、空燃比補正係数Ｆ
ＡＦ及びその他の補正係数ＦＡＬＬ（水温、エアコン負
荷等の各種補正係数）から最終の燃料噴射量ＴＡＵを算
出する。ＴＡＵ＝Ｔｐ・ＦＡＦ・ＦＡＬＬ燃料噴射量Ｔ
ＡＵの算出後は、そのＴＡＵ値に相当する制御信号をイ
ンジェクタ７に出力して本ルーチンを一旦終了する。

【００３３】次に、ＣＰＵ３１により実施される失火検
出の手順を図４のフローチャートを参照して説明する。
なお、図４の処理は、特許請求の範囲に記載の「失火判
定手段」に相当するものであり、各気筒の燃焼毎（４気
筒エンジンの場合は１８０°ＣＡ毎）に実行される。

【００３４】先ずステップ２０１では、燃料カット中で
ないこと、インジェクタ７に断線や短絡等の異常が発生
していないこと、といった失火検出の前提条件が成立す
るか否かを判別する。要は、燃料噴射量制御（空燃比制
御）に関係なく空燃比が大きく変動するエンジン運転状
態下でないかどうかを判別する。上記の前提条件が成立
しなければ、失火検出を実施せずにそのまま本処理を終
了する。また、上記の前提条件が成立すれば、ステップ
２０２に進む。

【００３５】ステップ２０２では、Ａ／Ｆセンサ２６の
検出結果を換算した空燃比ＡＦ（実空燃比）を読み込
み、続くステップ２０３では、失火判定用の空燃比の値
（失火判定値ＡＦｍｆ）を設定する。ここで、失火判定
値ＡＦｍｆは、空燃比ＡＦが本来の数値から大きく外れ
た場合に、それが失火発生に起因すると判断するための
しきい値であり、その時々の目標空燃比ＡＦｔｇを基準
にしてそれよりもリーン側に設定される。例えば、空燃
比がストイキ制御される場合は、ＡＦｍｆ＝１８〜１９
程度の値とし、空燃比がリーン燃焼制御される場合は、
ＡＦｍｆ＝２６〜２８程度の値とする。また、エンジン
始動時や高負荷運転時に燃料噴射量が増量される場合に
は、その燃料増量分だけ失火判定値ＡＦｍｆをリッチ側
に変更する。但し、失火判定値ＡＦｍｆを予め定めた固
定値として使うことも可能である。

【００３６】その後、ステップ２０４では、空燃比ＡＦ
と失火判定値ＡＦｍｆとを比較し、空燃比ＡＦが失火判
定値ＡＦｍｆよりもリッチであれば（ＡＦ≦ＡＦｍ
ｆ）、失火は発生していないとみなし、そのまま本処理
を終了する。また、空燃比ＡＦが失火判定値ＡＦｍｆよ
りもリーンであれば（ＡＦ＞ＡＦｍｆ）、失火が発生し
ているとみなしてステップ２０５に進み、失火発生の旨
をＲＡＭ３３に記憶する。なお、失火発生時には、エミ
ッション悪化や排ガス浄化用触媒の損傷等の不具合が発
生しうるとして、警告ランプの点灯制御等を通じてその
旨を運転者に警報する。

【００３７】要するに、失火発生時には、エンジン気筒
内に流入した混合気が未燃のまま排出され、その際、排
ガス中の酸素濃度が増加するため、その増加分をＡ／Ｆ
センサ２６で検出することにより失火の有無が判定でき
る。

【００３８】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。広域に検出される空燃比ＡＦか
ら失火の有無が判定されるので、精密な失火判定が可能
となる。また、エンジン回転速度の変化量により失火判
定する従来技術とは異なり、悪路走行時にも失火判定を
中断しなくてもよくなり、失火検出を継続的に実施する
ことが可能となる。更に別の従来技術である前述の特開
平５−１３３２７１号公報とは異なり、排気管に配設さ
れる圧力センサが不要となるので構成の煩雑化を招くこ
ともない。更にこのとき、失火判定値ＡＦｍｆを可変に
設定することにより、失火の検出感度を任意に変更する
ことができる。

【００３９】また、失火判定値ＡＦｍｆの設定に際し、
目標空燃比ＡＦｔｇに応じて失火判定値ＡＦｍｆを変更
する、或いは、燃料噴射量の増量時には、その燃料増量
分に応じて失火判定値ＡＦｍｆを変更することにより、
その都度正確に失火判定を行うことができる。

【００４０】燃料カット時やインジェクタ７の故障時な
ど、空燃比制御に関係なく空燃比が大きく変動するエン
ジン運転状態下では、検出空燃比ＡＦに基づく失火検出
を実施しないので、失火判定の精度悪化が抑制されるよ
うになる。

【００４１】（第２の実施の形態）次に、本発明におけ
る第２の実施の形態について、第１の実施の形態との相
違点を中心に説明する。上記第１の実施の形態では、Ａ
／Ｆセンサ２６による検出空燃比ＡＦだけで失火検出を
行ったが、本実施の形態では、その検出手法に加えて、
エンジンの回転速度変動量に応じた失火検出を行う。つ
まり、検出空燃比ＡＦによる失火検出では、失火気筒の
特定が困難であるが、回転速度変動量に基づく失火検出
を組み合わせることにより、失火気筒の判定が容易とな
る。

【００４２】図５（ａ），（ｂ）に示す２通りのフロー
チャートは、本実施の形態における失火検出手順を示す
ものであり、この処理は、前述の図４の処理に置き換え
てＣＰＵ３１により実行される。

【００４３】図５（ａ）において、先ずステップ３０１
では、エンジン１のクランク軸（出力軸）が外力による
振動の影響を受けているかどうかを判別する。振動の具
体的な判別手段としては、所定クランク角毎の回転速度
パターンから振動状態を判定する手法や、角速度センサ
等の検出結果から振動状態を判定する手法が適用でき、
車両が悪路走行している時などは、振動有りと判別され
る。

【００４４】振動有りの場合、ステップ３０２に進み、
検出空燃比ＡＦによる失火判定を実施する。すなわち、
前述の図４の手順に従い、その時々のＡＦ値に基づいて
失火の有無を判定する。また、振動無しの場合、ステッ
プ３０３に進み、エンジン気筒毎の回転変動量に基づい
て失火判定を実施する。要するに本フローチャートの処
理では、クランク軸の振動の有無に応じて２種類の失火
検出手法を選択的に実施する。但し、本失火判定の手順
については図６により後述する。

【００４５】一方、図５（ｂ）において、先ずステップ
４０１では、検出空燃比ＡＦによる失火判定を実施する
（前述の図４参照）。また、続くステップ４０２では、
検出空燃比ＡＦにより失火発生有りと判定され、その旨
が記憶されているかどうかを判別する。失火発生でなけ
れば、そのまま本処理を一旦終了する。また、失火発生
であれば、ステップ４０３に進み、エンジン１のクラン
ク軸が外力による振動の影響を受けているかどうかを判
別する。そして、振動無しであれば、ステップ４０４に
進み、エンジン気筒毎の回転変動量に基づいて失火判定
を実施する。このステップ４０４は特に、失火気筒が何
れの気筒であるかを特定する目的で実施される。

【００４６】なお本実施の形態では、上記のステップ３
０１，４０３の処理が「切換手段」に相当し、ステップ
３０３，４０４の処理が「第１の失火判定手段」に相当
し、ステップ３０２，４０１の処理が「第２の失火判定
手段」に相当する。

【００４７】ここで、回転変動量による失火検出の一手
順を図６のフローチャートに従い簡単に説明する。先ず
図６のステップ５０１では、今回の燃焼気筒について所
定の失火検出期間内の所要時間Ｔｍｆを算出する。実際
には、クランク軸が所定角度（例えば１８０°ＣＡ）だ
け回転するのに要した時間Ｔｍｆを算出する。また、続
くステップ５０２では、前記算出した所要時間Ｔｍｆを
用い、その逆数から気筒別にクランク軸の角速度（平均
回転速度）ωｎ（ｎ＝１〜４）を算出する。

【００４８】次に、ステップ５０３では、下記の数式を
用い、今回算出した平均回転速度ωｎと、前回、前々回
及び３回前に算出した平均回転速度ωn-1 ，ωn-2 ，ω
n-3とに基づいて気筒間の回転変動量Δωｎを算出す
る。

【００４９】 Δωn ＝（ωn-1 −ωn ）−（ωn-3 −ωn-2 ） ここで、（ωn-1 −ωn ）及び（ωn-3 −ωn-2 ）は爆
発行程が連続する気筒同士での回転変動量を指し、（ω
n-1 −ωn ）は最新の、（ωn-3 −ωn-2 ）は３６０°
ＣＡ前の値である。

【００５０】その後、ステップ５０４では、気筒別の失
火判定値ＲＥＦｎを設定する。ここで、失火判定値ＲＥ
Ｆｎは、回転変動量Δωｎを算出した今回のｎ番気筒に
対する値であり、その時々のエンジン運転状態（Ｎｅ，
ＰＭ等）に基づき可変に設定される（但し、固定値でも
可）。

【００５１】その後、ステップ５０５では、回転変動量
Δωｎと気筒別の失火判定値ＲＥＦｎとを比較すること
で失火判定を行う。そして、Δωｎ＞ＲＥＦｎであれば
失火発生と判断してステップ５０６に進み、該当する気
筒に失火が発生したことを示す失火検出フラグＸＭＦｎ
に「１」をセットする。また、Δωｎ≦ＲＥＦｎであれ
ば失火発生でないと判断してステップ５０７に進み、失
火検出フラグＸＭＦｎを「０」にクリアする。なおここ
で、失火検出フラグＸＭＦｎは気筒毎に設けられ、どの
気筒が失火しているかが識別できるようになっている。

【００５２】失火検出フラグＸＭＦｎの操作後のステッ
プ５０８では、次回の処理実行のため、前記ステップ５
０２で算出した最新の平均回転速度ωｎを前回値ωn-1
に、前回値ωn-1 を前々回値ωn-2 に、前々回値ωn-2
を３回前の値ωn-3 に、それぞれ書き換えてＲＡＭ３３
に格納し、その後本処理を一旦終了する。

【００５３】以上第２の実施の形態によれば、外力によ
るクランク軸の振動の有無を検出し、検出空燃比ＡＦに
よる失火判定と、回転変動量による失火判定とのうち、
振動有りの場合には、検出空燃比ＡＦによる判定結果が
有効となるよう失火判定の手法を切り換えるので、２つ
の手法を好適に用いた失火判定が実現できる。すなわ
ち、車両の悪路走行時にも失火が誤検出されることはな
く適正な失火検出が継続できる他、回転変動量による失
火判定との組み合わせにより、失火気筒の特定が可能と
なる。

【００５４】なお本発明は、上記以外に次の形態にて具
体化できる。ガス濃度センサとして、排ガス中のＨＣ成
分の濃度を検出するＨＣセンサを用い、ＨＣセンサの検
出結果に応じて失火判定を行うようにしても良い。つま
り、ＨＣセンサの検出結果と所定の失火判定値とを比較
し、失火判定値として設定されるＨＣ濃度よりもＨＣセ
ンサで検出されたＨＣ濃度が高ければ、失火発生の旨を
判定する。このとき、失火時には排ガス中のＨＣ量が増
加するため、その増加分をＨＣセンサで検出することに
より失火の有無が判定できる。検出ＨＣ濃度を比較判定
するための失火判定値は、その時々の燃料噴射量に応じ
て可変に設定されると良く、例えば燃料噴射量が多いほ
ど大きな値とする。

【００５５】或いは、排ガス中の酸素濃度と、それ以外
のガス成分濃度（ＨＣ，ＣＯ等）とを１センサで複合的
に検出することが可能な、いわゆる複合型ガスセンサを
用いても良い。要するに、本発明で具体化されるガス濃
度センサは、排ガス中の特定ガス成分の濃度を広域に検
出するもの、特に、排ガス中の未燃のままのガス成分の
濃度を検出するものであり、このガス濃度センサの検出
結果に基づいて失火の有無を判定すると良い。

【００５６】上記第１の実施の形態では、Ａ／Ｆセンサ
２６がエキゾーストマニホールド１１の集合部に設けら
れていることから、Ａ／Ｆセンサ２６による検出空燃比
ＡＦによる失火判定を行う際、失火気筒を判別しなかっ
たが、各気筒での燃焼後、その排ガスがＡ／Ｆセンサ２
６で検出されるまでの時間（遅れ時間）を考慮して失火
気筒を判別するようにしても良い。具体的には、各気筒
の排気ポートからＡ／Ｆセンサ２６までの距離とその時
々の排ガスの流速とに基づいて、逐次検出される空燃比
ＡＦが何れの気筒の排ガスによるものかを推測し、失火
発生時に失火気筒を判別する。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御装置の
概要を示す構成図。

【図２】Ａ／Ｆセンサの出力特性を示す図。

【図３】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。

【図４】検出空燃比による失火検出ルーチンを示すフロ
ーチャート。

【図５】第２の実施の形態における失火検出ルーチンを
示すフローチャート。

【図６】回転変動量による失火検出の手順を示すフロー
チャート。

【符号の説明】

１…エンジン、１２…排気管、２５…回転数センサ、２
６…Ａ／Ｆセンサ、３０…ＥＣＵ、３１…ＣＰＵ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植松 義貴 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 吉田 明徳 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3G084 BA09 DA27 EA04 EA07 EA11 EB08 EB25 FA00 FA13 FA18 FA24 FA28 FA30 FA33 FA39 3G301 JA08 JB09 JB10 MA01 MA24 NA01 NA08 NB11 NC02 ND01 ND45 NE01 NE14 NE15 NE23 PA07Z PA17Z PB03Z PC06Z PC09B PC09Z PD01Z PD04A PD04Z PD09A PD09Z PE01Z PE05Z PE08Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン排気管に設けられ、排ガス中の特
   定ガス成分の濃度を広域に検出するガス濃度センサと、 前記ガス濃度センサにより検出される特定ガス成分の濃
   度に基づいて失火の有無を判定する失火判定手段と、を
   備えることを特徴とするエンジンの失火検出装置。
2. 【請求項２】前記ガス濃度センサは、排ガス中の未燃の
   ままのガス成分の濃度を検出するものである請求項１に
   記載のエンジンの失火検出装置。
3. 【請求項３】前記ガス濃度センサは、排ガス中の酸素濃
   度から空燃比を広域に検出する空燃比センサであり、 前記失火検出手段は、空燃比センサの検出結果と予め空
   燃比リーン側に設定された所定の失火判定値とを比較
   し、センサ検出結果が失火判定値よりも更にリーンであ
   れば、失火発生の旨を判定する請求項１又は２に記載の
   エンジンの失火検出装置。
4. 【請求項４】空燃比を所定の目標値にフィードバック制
   御する空燃比フィードバック制御システムに適用され、
   空燃比の目標値に応じて失火判定値を変更する請求項３
   に記載のエンジンの失火検出装置。
5. 【請求項５】前記ガス濃度センサは、排ガス中のＨＣ成
   分の濃度を検出するＨＣセンサであり、 前記失火検出手段は、ＨＣセンサの検出結果と所定の失
   火判定値とを比較し、失火判定値として設定されるＨＣ
   濃度よりもＨＣセンサにより検出されたＨＣ濃度が高け
   れば、失火発生の旨を判定する請求項１又は２に記載の
   エンジンの失火検出装置。
6. 【請求項６】エンジンへの供給燃料の増量時には、その
   燃料増量分に応じて失火判定値を変更する請求項３〜５
   の何れかに記載のエンジンの失火検出装置。
7. 【請求項７】燃料量制御に関係なく排ガスの特定ガス成
   分の濃度が大きく変動するエンジン運転状態下では、ガ
   ス濃度センサの検出結果に基づく失火検出を実施しない
   請求項１〜６の何れかに記載のエンジンの失火検出装
   置。
8. 【請求項８】エンジン出力軸の回転速度を検出する回転
   センサと、 エンジン排気管に設けられ、排ガス中の特定ガス成分の
   濃度を広域に検出するガス濃度センサと、 前記回転センサにより検出されるエンジン出力軸の回転
   速度情報に基づいて回転速度変動量を求め、その回転速
   度変動量と所定の失火判定値との比較により失火の有無
   を判定する第１の失火判定手段と、 前記ガス濃度センサの検出結果と所定の失火判定値との
   比較により失火の有無を判定する第２の失火判定手段
   と、 外力によるエンジン出力軸の振動の有無を検出し、振動
   有りの場合、前記第２の失火判定手段による判定結果が
   有効となるよう失火判定手段を切り換える切換手段と、
   を備えることを特徴とするエンジンの失火検出装置。
9. 【請求項９】請求項８に記載のエンジンの失火検出装置
   において、 第２の失火判定手段により失火有りと判定された時、そ
   れに引き続いて第１の失火判定手段による失火判定を実
   施し、その第１の失火判定手段により失火気筒を特定す
   るエンジンの失火検出装置。