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JP4100492B2 - Misfire detection device for internal combustion engine - Google Patents

Misfire detection device for internal combustion engine Download PDF

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JP4100492B2
JP4100492B2 JP2002017905A JP2002017905A JP4100492B2 JP 4100492 B2 JP4100492 B2 JP 4100492B2 JP 2002017905 A JP2002017905 A JP 2002017905A JP 2002017905 A JP2002017905 A JP 2002017905A JP 4100492 B2 JP4100492 B2 JP 4100492B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の失火を検出する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】
近年、内燃機関の筒内で混合気が燃焼する際にイオンが発生する特性に着目して、点火毎に筒内で発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出し、そのイオン電流検出値に基づいて着火／失火を検出する技術が開発されている。従来の着火／失火の判定方法は、着火時にイオン電流が増加し、失火発生時にイオン電流が減少する性質を利用し、検出したイオン電流ピーク値を所定の判定値と比較して、イオン電流ピーク値が判定値以上であれば、着火と判定し、そうでなければ、失火と判定するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、点火プラグの電極にデポジットが付着した時や、高温多湿時には、点火プラグの電極を介して検出するイオン電流が低下するため、検出したイオン電流ピーク値を所定の判定値と比較する従来の失火検出方法では、点火プラグのデポジット付着時や高温多湿時に、正常燃焼状態の時でも、失火と誤検出してしまう可能性がある。また、イオン電流検出システムの製造ばらつきや経時変化等によっても、イオン電流ピーク値が変化して失火を誤検出する可能性がある。
【０００４】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、失火の検出精度を向上できる内燃機関の失火検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の失火検出装置は、内燃機関の燃焼状態を燃焼状態検出手段によって検出すると共に、この燃焼状態検出手段で検出した各燃焼サイクル毎の燃焼状態検出値を分布特性評価手段によって統計処理して燃焼状態検出値の分布特性を評価し、失火判定手段によって、この燃焼状態検出値の分布特性が正常燃焼時の分布特性か失火発生時の分布特性かを判定することで失火の有無を判定するものである。つまり、燃焼状態検出手段の製造ばらつき、経時変化、温度、湿度等によって燃焼状態検出手段の出力（燃焼状態検出値）が相対的に低下しても、燃焼状態検出値の分布特性は、正常燃焼時と失火発生時とで異なる分布特性となるため、燃焼状態検出値の分布特性から失火の有無を判定すれば、燃焼状態検出手段の製造ばらつき、経時変化、温度、湿度等の影響を受けずに、失火を精度良く検出することができる。
【０００６】
この場合、請求項１，８のように、燃焼状態検出手段によって筒内で燃焼により発生するイオン電流を検出して、そのイオン電流ピーク値を燃焼状態検出値として用い、このイオン電流ピーク値の対数正規分布の統計処理値を燃焼状態検出値の分布特性値として求めるようにしても良い。つまり、正常燃焼時のイオン電流ピーク値の分布特性は指数関数特性を有することから、このイオン電流ピーク値の対数正規分布の統計処理値を求めると、正常燃焼か失火かを精度良く判別することができる。
【０００７】
また、請求項１のように、燃焼状態検出値の分布特性における頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とを算出し、これら頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とから正常燃焼時の燃焼状態検出値の分布特性を予測して当該燃焼状態検出値が失火判定値［Ｖth］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を求めると共に、実際の燃焼状態検出値が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］を求め、この実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）］を求めて、この差分［Δ（％）］に基づいて失火の有無を判定するようにしても良い。このようにして求めた差分［Δ（％）］は、失火による頻度増加分に相当するため、この差分［Δ（％）］から失火を精度良く検出することができる。
【０００８】
また、請求項２のように、前記差分［Δ（％）］に基づいて失火発生率を算出するようにしても良い。つまり、失火発生回数が増えるほど、差分［Δ（％）］が大きくなるため、差分［Δ（％）］に基づいて失火発生率を精度良く算出することができ、失火発生率に応じて適切な処置をとることができる。
【０００９】
また、請求項３のように、前記差分［Δ（％）］に基づいて失火の有無を判定する手段と、前記実頻度［ａ（％）］又は前記燃焼状態検出値に基づいて失火の有無を判定する手段とをエンジン運転条件あるいは前記頻度５０％点［ｖ50］等の分布特性値に応じて切り換えるようにしても良い。つまり、頻度５０％点［ｖ50］と失火判定値［Ｖth］との差が大きくなるほど、実頻度［ａ（％）］に含まれるノイズ分が少なくなるため、頻度５０％点［ｖ50］と失火判定値［Ｖth］との差が大きい領域では、燃焼状態検出値の分布特性を用いなくても、実頻度［ａ（％）］又は燃焼状態検出値に基づいて失火の有無を精度良く判定することができる。
【００１０】
また、請求項４のように、前記頻度５０％点［ｖ50］と前記標準偏差値［σ］のそれぞれが所定の範囲内にある安定した燃焼状態検出値の分布特性が得られる状態の時に前記差分［Δ（％）］に基づいて失火の有無を判定するようにしても良い。このようにすれば、失火判定精度を更に向上させることができる。
【００１１】
また、請求項５のように、燃焼状態検出手段の出力のドリフト値（０点誤差）をドリフト値検出手段により検出すると共に、出力補正手段によって、燃焼状態検出手段の出力をドリフト値で補正して燃焼状態検出値を求め、前記出力補正手段で補正した各燃焼サイクル毎の燃焼状態検出値を統計処理して燃焼状態検出値の分布特性を評価するようにしても良い。このように、燃焼状態検出手段の出力をドリフト値で補正して燃焼状態検出値を求めると、ドリフト（０点誤差）のない正味の燃焼状態検出値を求めることができ、失火判定精度を更に向上させることができる。
【００１２】
また、請求項６のように、ドリフト値検出手段で検出したドリフト値の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］とを算出し、この頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］がそれぞれ所定の範囲内に無いときに、ドリフト値の分布特性が不安定と判断して、失火判定手段による失火判定を失火判定禁止手段によって禁止するようにしても良い。つまり、ドリフト値の分布特性が不安定となる場合は、ドリフト値による燃焼状態検出値の補正精度が悪くなり、失火判定精度が低下する。従って、ドリフト値の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］とからドリフト値の分布特性が不安定と判断される場合は、失火判定を禁止することで、失火の誤検出を未然に防止することができる。
【００１３】
また、請求項７のように、吸気行程中又は圧縮行程中の燃焼状態検出手段の出力（イオン電流検出値）をドリフト値として検出するようにしても良い。つまり、吸気行程中や圧縮行程中は、燃焼イオンが発生しないため、吸気行程中や圧縮行程中に検出される電流は、燃焼イオンによるものではなく、くすぶり漏洩電流等のノイズ成分によるものと考えられる。従って、吸気行程中又は圧縮行程中の燃焼状態検出手段の出力（イオン電流検出値）をドリフト値として検出すれば、ドリフト値を精度良く検出することができる。
【００１６】
ところで、失火判定値［Ｖth］は、演算処理の簡略化のために予め設定した固定値としても良いが、燃焼状態検出手段で検出した燃焼状態検出値は、燃焼状態検出手段の経時変化（くすぶりの有無等）や燃焼状態のばらつき等によってずれることがあるため（図２０参照）、失火判定値［Ｖth］を固定値とした場合は、燃焼状態検出手段の経時変化や燃焼状態のばらつき等による燃焼状態検出値のずれが大きくなると、失火サイクルを正常燃焼サイクルと誤判定することが懸念される。
【００１７】
そこで、請求項８のように、前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて失火判定値［Ｖth］を失火判定値算出手段により算出するようにしても良い。このようにすれば、燃焼状態検出手段の経時変化や燃焼状態のばらつき等により燃焼状態検出値の分布特性がずれたとしても、そのずれ分を考慮した失火判定値［Ｖth］を設定することができ、燃焼状態検出手段の経時変化や燃焼状態のばらつき等による燃焼状態検出値のずれの影響をあまり受けずに、失火サイクルと正常燃焼サイクルとを精度良く判別することができ、長期間にわたって信頼性の高い失火判定を行うことができる。
【００１８】
この場合、請求項９のように、分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性のパターンを、正常燃焼サイクルの分布パターンと失火サイクルの分布パターンとに分離し（図２０参照）、該失火サイクルの分布パターンに基づいて失火判定値［Ｖth］を算出するようにすると良い。このようにすれば、実際の失火サイクルの分布パターンに合わせて適切な失火判定値［Ｖth］を設定することができ、失火サイクルを精度良く検出することができる。
【００１９】
具体的な失火判定値［Ｖth］の設定方法は、請求項１０のように、失火サイクルの分布パターンに属する燃焼状態検出値のうちの最大の燃焼状態検出値又はそれより少し大きな値を失火判定値［Ｖth］とすると良い。これにより、実際に失火が発生したときの燃焼状態検出値を、全て失火サイクルと判別することができると共に、正常燃焼サイクルやノイズ成分を失火サイクルと誤判定することも防止できる。
【００２０】
ところで、内燃機関の運転状態によっては、燃焼状態検出値がばらつくことがあり、特に、不安定燃焼時には、燃焼状態検出値のばらつきが大きくなる傾向があるが、燃焼状態検出値のばらつきが大きくなると、正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンの幅（広がり）が大きくなり、両分布パターンの間隔が互いに接近してくる。それによって、両分布パターンの間隔が狭くなり過ぎたり、図２２に示すように、両分布パターンが重なり合うと、正常燃焼サイクルと失火サイクルとを正確に判別することが困難になる。
【００２１】
そこで、請求項１１のように、内燃機関の運転状態及び／又は分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて失火判定値［Ｖth］の算出を許可するか禁止するかを許可／禁止判定手段によって判定するようにしても良い。このようにすれば、燃焼状態検出値のばらつきが少ないときのみ、失火判定値［Ｖth］を算出して、燃焼状態検出値のばらつきが大きいときには、失火判定値［Ｖth］を算出せずに済み、燃焼状態検出値のばらつきによる失火判定精度の低下を防止することができる。
【００２２】
具体的には、請求項１２のように、正常燃焼サイクルの分布パターンと失火サイクルの分布パターンとの分離度が所定値以上のときに失火判定値［Ｖth］の算出を許可するようにすると良い。このようにすれば、正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンが明瞭に分離しているときのみ、失火判定値［Ｖth］を算出することができ、精度の良い失火判定値［Ｖth］を求めることができる。
【００２３】
この場合、請求項１３のように、正常燃焼サイクルの分布パターンと失火サイクルの分布パターンとの分離度を、両分布パターン間のノイズ領域の幅と両分布パターンの高さとに基づいて判定するようにすれば良い。このようにすれば、両分布パターンの分離度を精度良く判定することができる。
【００２４】
また、請求項１４のように、失火判定値算出手段で算出した最新の失火判定値［Ｖth］を含む複数の失火判定値［Ｖth］を記憶手段に記憶しておき、内燃機関の運転状態及び／又は分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて前記複数の失火判定値［Ｖth］の中から今回使用する失火判定値［Ｖth］を失火判定値選択手段により選択するようにしても良い。このようにすれば、燃焼状態検出値のばらつき等に応じて、複数の失火判定値［Ｖth］の中から最適な失火判定値［Ｖth］を選択することができ、燃焼状態検出値のばらつき等の影響を受けにくい信頼性の高い失火判定を行うことができる。
【００２５】
この場合、請求項１５のように、燃焼状態検出手段の出力のドリフト値が所定値よりも小さいときに、前記複数の失火判定値［Ｖth］の中から初期設定値を選択するようにしても良い。燃焼状態検出手段として、例えば点火プラグを用いてイオン電流を検出する場合は、点火プラグのくすぶりが発生すると、燃焼状態検出値であるイオン電流検出値のドリフト値が大きくなり、反対に、くすぶりが発生していないときには、イオン電流検出値のドリフト値が小さくなる傾向がある。図２０（ａ）に示すように、くすぶりが発生していないときには、失火サイクルの分布パターンが失火判定の初期設定値以下に収まるため、燃焼状態検出手段の出力のドリフト値（例えばくすぶりの程度）が所定値よりも小さいときに、複数の失火判定値［Ｖth］の中から初期設定値を選択するようにすれば、くすぶり等が発生していないときに、失火サイクルを精度良く検出することができると共に、くすぶり発生時等に適正な失火判定値［Ｖth］を選択することができ、くすぶり発生時等でも失火判定を適切に行うことができる。
【００２６】
この際、請求項１６のように、燃焼状態検出手段の出力のドリフト値が所定値以上のときに、失火判定値算出手段で算出した最新の失火判定値［Ｖth］を選択するようにすれば良い。このようにすれば、くすぶりが発生したときには、そのくすぶりの程度に応じた最新の失火判定値［Ｖth］を選択することができ、くすぶり発生時でも精度の良い失火判定を行うことができる。
【００２７】
上述した請求項８〜１６に係る発明では、燃焼状態検出値の分布特性に基づいて失火判定値［Ｖth］を算出する失火判定値算出手段を設けているが、この失火判定値算出手段を設けずに、予め複数の失火判定値［Ｖth］を用意しておき、請求項１７に示すように、内燃機関の運転状態及び／又は前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて前記複数の失火判定値［Ｖth］の中から今回使用する失火判定値［Ｖth］を失火判定値選択手段により選択するようにしても良い。このようにしても、燃焼状態検出値のばらつき等に応じて、複数の失火判定値［Ｖth］の中から最適な失火判定値［Ｖth］を選択することができ、燃焼状態検出値のばらつき等の影響の少ない信頼性の高い失火判定を行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
《実施形態（１）》
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図６に基づいて説明する。まず、図１に基づいて点火制御系の回路構成を説明する。点火コイル２１の一次コイル２２の一端はバッテリ２３に接続され、該一次コイル２２の他端は、イグナイタ２４に内蔵されたパワートランジスタ２５のコレクタに接続されている。二次コイル２６の一端は点火プラグ２７に接続され、該二次コイル２６の他端は、２つのツェナーダイオード２８，２９を介してグランドに接続されている。
【００２９】
２つのツェナーダイオード２８，２９は互いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード２８にコンデンサ３０が並列に接続され、他方のツェナーダイオード２９にイオン電流検出抵抗３１が並列に接続されている。コンデンサ３０とイオン電流検出抵抗３１との間の電位Ｖinが抵抗３２を介して反転増幅回路３３の反転入力端子（−）に入力されて反転増幅され、この反転増幅回路３３の出力電圧Ｖがイオン電流検出信号としてエンジン制御回路３４に入力される。イオン電流検出回路３５は、ツェナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、イオン電流検出抵抗３１、反転増幅回路３３等から構成され、イオン電流検出信号によって燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段としての役割を果たす。
【００３０】
エンジン運転中は、エンジン制御回路３４からイグナイタ２４に送信される点火指令信号の立ち上がり／立ち下がりでパワートランジスタ２５がオン／オフする。パワートランジスタ２５がオンすると、バッテリ２３から一次コイル２２に一次電流が流れ、その後、パワートランジスタ２５がオフすると、一次コイル２２の一次電流が遮断されて、二次コイル２６に高電圧が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に火花放電が発生する。この火花放電電流は、点火プラグ２７の接地電極３７から中心電極３６へ流れ、二次コイル２６を経てコンデンサ３０に充電されると共に、ツェナーダイオード２８，２９を経てグランド側に流れる。コンデンサ３０の充電後は、ツェナーダイオード２８のツェナー電圧によって規制されるコンデンサ３０の充電電圧を電源としてイオン電流検出回路３５が駆動され、後述するようにしてイオン電流が検出される。
【００３１】
これに対し、イオン電流は、火花放電電流とは反対方向に流れる。つまり、点火終了後は、コンデンサ３０の充電電圧によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に電圧が印加されるため、気筒内で混合気が燃焼する際に発生するイオンによって電極３６，３７間にイオン電流が流れるが、このイオン電流は、中心電極３６から接地電極３７へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗３１を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、イオン電流検出抵抗３１に流れるイオン電流の変化に応じて反転増幅回路３３の入力電位Ｖinが変化し、反転増幅回路３３の出力端子からイオン電流に応じた電圧がエンジン制御回路３４に出力される。
【００３２】
エンジン制御回路３４内には、ノイズマスク３８、ピークホールド回路３９、Ａ／Ｄ変換器４０及びマイクロコンピュータ４１が内蔵されている。イオン電流検出回路３５の出力電圧は、ノイズマスク３８にてノイズ成分が除去された後、ピークホールド回路３９に入力される。このピークホールド回路３９は、ノイズマスク３８の出力電圧のピーク値（イオン電流ピーク値）Ｐi を検出して、それを保持する（図２参照）。このピークホールド回路３９の出力は、Ａ／Ｄ変換器４０を介してマイクロコンピュータ４１に読み込まれる。
【００３３】
マイクロコンピュータ４１のＲＯＭ（記憶媒体）には、燃料噴射制御や点火時期制御を行うための各種のエンジン制御ルーチンが記憶されていると共に、後述する図５及び図６に示す失火判定ルーチンが記憶されている。この失火判定ルーチンをマイクロコンピュータ４１によって実行することで、失火の有無を判定し、最終的に失火有りと判定した時には、警告ランプ４２を点灯（又は点滅）して運転者に警告する。
【００３４】
次に、本実施形態（１）の失火判定の方法を説明する。本実施形態（１）では、イオン電流検出回路３５のピークホールド回路３９でピークホールドされたイオン電流ピーク値［Ｐi ］を燃焼状態検出値として用い、図３に示すように、このイオン電流ピーク値［Ｐi ］の対数正規分布の統計処理値を燃焼状態検出値の分布特性値として用いる。正常燃焼時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性は指数関数特性を有することから、このイオン電流ピーク値［Ｐi ］の対数正規分布を統計処理して累積頻度を求めると、正常燃焼時には、図３及び図４の▲１▼に示すように、累積頻度が直線状の分布となる。そして、このイオン電流ピーク値［Ｐi ］の対数正規分布の特性を評価するために、頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とを算出する。
【００３５】
一方、図４の▲２▼、▲３▼に示すように、失火が発生すると、検出するイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布の山が２つとなり、燃焼イオン（燃焼によるイオン電流ピーク値［Ｐi ］）の分布の山の他に、失火によるイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布の山が発生する。通常、燃焼イオンの分布の山は、失火判定値［Ｖth］以上の領域に発生し、失火の分布の山は、失火判定値［Ｖth］以下の領域に発生する。その結果、失火発生時には、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の累積頻度が直線分布とならず、失火判定値［Ｖth］以下の領域の累積頻度が増加する。一般に、失火判定値［Ｖth］は、失火発生時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の最大値付近又はそれよりも少し大きな値に設定される。
【００３６】
図４の▲２▼に示すように、燃焼イオンの分布が失火の分布から完全に分離している場合は、失火の累積頻度を燃焼イオンの影響を受けずに精度良く算出することができるが、図４の▲３▼に示すように、点火プラグ２７のデポジット付着や高温多湿の環境等によって、燃焼イオンが全般的に減少して燃焼イオンの分布の山が失火判定値［Ｖth］に近付くと、燃焼イオンの分布の山の一部が失火の分布の山に重なり合い、失火判定値［Ｖth］以下の領域の累積頻度が実際の失火の累積頻度よりも大きくなる。
【００３７】
そこで、図４の▲３▼に示すように、実際のイオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］を算出すると共に、頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とから正常燃焼時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の直線的な分布特性を予測して、当該イオン電流ピーク値［Ｐi ］の直線的な分布が失火判定値［Ｖth］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を算出する。この予測頻度［Ａ（％）］は、失火判定値［Ｖth］以下となる燃焼イオンの累積頻度に相当する。そして、この実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）］を求める。
Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）
【００３８】
この差分［Δ（％）］は、失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］から誤差分である燃焼イオンの累積頻度分を取り除いた失火のみの累積頻度に相当する。図４の▲２▼に示すように、燃焼イオンの分布が失火の分布から完全に分離している場合は、予測頻度［Ａ（％）］は０（％）となるため、Δ（％）＝ａ（％）となる。
【００３９】
図４の▲２▼に示すように、燃焼イオンが大きくて、燃焼イオンの分布が失火の分布から完全に分離している場合は、失火の誤検出がないため、イオン電流検出回路３５のピークホールド回路３９で検出するイオン電流ピーク値［Ｐi ］をサチュレート（飽和）させるのが一般的である。イオン電流ピーク値［Ｐi ］がサチュレートする領域では、標準偏差値［σ］が０となるので、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の頻度５０％点［ｖ50］がサチュレート点ＰＭ以上である場合は、差分［Δ（％）］に基づく失火判定を禁止し、実際のイオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］に基づいて失火判定を行う。
【００４０】
以上説明した失火判定は、図５及び図６に示す失火判定ルーチンによって実行される。この失火判定ルーチンは、燃焼サイクル毎に実行され、まずステップ１０１で、イオン電流検出回路３５のピークホールド回路３９から出力されるイオン電流ピーク値［Ｐi ］を燃焼状態検出値として読み込み、次のステップ１０２で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布の算出が許可されているか否かを判定する。もし、燃料カット時等、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布の算出が禁止されている時には、ステップ１０４に進み、前回までのイオン電流ピーク値［Ｐi ］のデータを格納するＰi テーブルを初期化して、本ルーチンを終了する。
【００４１】
一方、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布の算出が許可されていれば、ステップ１０３に進み、Ｐi テーブルに今回のイオン電流ピーク値［Ｐi ］のデータを格納する。
【００４２】
その後、ステップ１０５に進み、Ｐi テーブルに蓄積されたイオン電流ピーク値［Ｐi ］のデータ数が所定数（例えば１０００）以上になったか否かを判定し、データ数が所定数以上になっていなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。そして、Ｐi テーブルに蓄積されたイオン電流ピーク値［Ｐi ］のデータ数が所定数以上になった時点で、ステップ１０６に進み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性における頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とを算出し、次のステップ１０７で、これら頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とから正常燃焼時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を予測して当該イオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を算出すると共に、実際のイオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］を算出し、この実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）］を算出する。これらステップ１０６，１０７の処理が特許請求の範囲でいう分布特性評価手段としての役割を果たす。
【００４３】
その後、図６のステップ１０８に進み、失火検出条件が成立しているか否かを、例えば冷却水温が所定温度以上であるか否かで判定し、失火検出条件が成立していなければ、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。
【００４４】
一方、失火検出条件が成立していれば、ステップ１０９に進み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づく失火判定実行条件が成立しているか否かを判定する。ここで、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づく失火判定実行条件としては、例えば、(1) 図４の▲３▼のように頻度５０％点［ｖ50］がサチュレート点ＰＭよりも小さいこと、(2) アイドル運転時であることであり、これら２つの条件(1) 、(2) のいずれか一方でも条件が満たされれば、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づく失火判定実行条件が成立し、２つの条件(1) 、(2) が両方とも満たされなければ、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づく失火判定実行条件が不成立となる。尚、アイドル運転時は、イオン電流ピーク値［Ｐi ］が相対的に小さくなるため、分布特性に基づく失火判定を行うことで、精度の良い失火判定を行うものである。
【００４５】
上記ステップ１０９で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づく失火判定実行条件が成立していると判定されれば、ステップ１１０に進み、前記ステップ１０７で算出した実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）］を第１の失火判定値［Ｃ1 ］と比較する。この第１の失火判定値［Ｃ1 ］は、エミッション悪化の可能性がある最小の失火頻度（例えば３％）に設定されている。もし、差分［Δ（％）］が第１の失火判定値［Ｃ1 ］よりも大きければ、失火発生と判断して、ステップ１１１に進み、失火判定フラグＭＦＴを失火発生を意味する「１」にセットする。
【００４６】
これに対し、差分［Δ（％）］が第１の失火判定値［Ｃ1 ］以下であれば、失火無し（正常燃焼）と判断して、ステップ１１２に進み、失火判定フラグＭＦＴを失火無しを意味する「０」にセットする。これらステップ１１０〜１１２の処理が特許請求の範囲でいう失火判定手段としての役割を果たす。
【００４７】
この後、ステップ１１６に進み、差分［Δ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］よりも大きいか否かを判定する。この第３の失火判定値［Ｃ3 ］は、触媒溶損の可能性がある最小の失火頻度（例えば２５％）に設定されている。もし、差分［Δ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］よりも大きければ、ステップ１１７に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「１」にセットして燃料カットを実行する。これに対し、差分［Δ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］以下であれば、ステップ１１８に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「０」にセットし、燃料カットを実行しない。
【００４８】
一方、上記ステップ１０９で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づく失火判定実行条件が成立していないと判定されれば、ステップ１１３に進み、実頻度［ａ（％）］を第２の失火判定値［Ｃ2 ］と比較する。この第２の失火判定値［Ｃ2 ］は、第１の失火判定値［Ｃ1 ］とほぼ同一の値又はそれよりも少し小さい値に設定されている。もし、実頻度［ａ（％）］が第２の失火判定値［Ｃ2 ］よりも大きければ、失火発生と判断して、ステップ１１４に進み、失火判定フラグＭＦＴを「１」にセットする。これに対し、実頻度［ａ（％）］が第２の失火判定値［Ｃ2 ］以下であれば、失火無しと判断して、ステップ１１５に進み、失火判定フラグＭＦＴを「０」にセットする。
【００４９】
この後、ステップ１１９に進み、実頻度［ａ（％）］を第３の失火判定値［Ｃ3 ］と比較し、実頻度［ａ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］よりも大きければ、ステップ１２０に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「１」にセットして燃料カットを実行する。これに対し、実頻度［ａ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］以下であれば、ステップ１２１に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「０」にセットし、燃料カットを実行しない。
【００５０】
以上説明した本実施形態（１）によれば、正常燃焼時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を予測して当該イオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を算出すると共に、実際のイオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］を算出し、この実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）］を算出する。この差分［Δ（％）］は、失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］から誤差分である燃焼イオンの累積頻度分を取り除いた実際の失火頻度に相当することから、実頻度［ａ（％）］が実際の失火頻度よりも大きくなる領域（分布特性に基づく失火判定実行条件が成立する領域）では、差分［Δ（％）］が第１の失火判定値［Ｃ1 ］よりも大きいか否かで、エミッション悪化の可能性のある失火が発生しているか否かを判定する。これにより、図４の▲３▼に示すように、実際のイオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］に誤差分である燃焼イオンの累積頻度分が含まれる領域でも、その誤差分を取り除いた実際の失火頻度である差分［Δ（％）］に基づいて失火判定を行うことができ、失火を精度良く検出することができる。
【００５１】
尚、本実施形態（１）では、図４の▲２▼に示すように、実頻度［ａ（％）］が実際の失火頻度（差分［Δ（％）］）とほぼ同一となる領域（分布特性に基づく失火判定実行条件が不成立となる領域）では、実頻度［ａ（％）］を第２の失火判定値［Ｃ2 ］と比較して失火判定を行うようにしたが、イオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下であるか否かで失火の有無を判定するようにしても良い。
【００５２】
また、実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）］に基づいて失火発生率（失火頻度）を算出するようにしても良い。
【００５３】
《実施形態（２）》
上記実施形態（１）では、頻度５０％点［ｖ50］がサチュレート点ＰＭよりも小さいか否か（分布特性に基づく失火判定実行条件が成立しているか否か）で、失火判定方法を切り換えるようにしたが、本発明の実施形態（２）では、図７の失火判定方法切換マップに示すように、頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］に応じて３つの領域Ｉ，II，III に区分し、各領域Ｉ，II，III で異なる失火判定方法を用いるようにしている。
【００５４】
図７の失火判定方法切換マップでは、領域Ｉは、標準偏差値［σ］の大小を問わず、頻度５０％点［ｖ50］がサチュレート点ＰＭよりも大きい領域である。また、領域IIは、頻度５０％点［ｖ50］が失火判定値［Ｖth］よりも少し大きい点ＰＬ（図４参照）からサチュレート点ＰＭまでの範囲で、且つ、標準偏差値［σ］が所定範囲以下となる安定した分布特性が得られる領域である。一方、領域III は、上記２つの領域Ｉ，IIを除く領域である。従って、点ＰＬ以下の領域は、標準偏差値［σ］の大小を問わず、全て領域III となり、ＰＬ＜頻度５０％点［ｖ50］＜ＰＭの範囲では、標準偏差値［σ］が所定範囲以下の領域が領域IIとなり、所定範囲以上の領域が領域III となる。
【００５５】
この場合、領域Ｉでは、イオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］以下であるか否かで失火の有無を判定する。また、領域IIでは、実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）］が第１の失火判定値［Ｃ1 ］よりも大きいか否かで、エミッション悪化の可能性のある失火が発生しているか否かを判定する。また、失火頻度が増加するほど、頻度５０％点［ｖ50］が小さくなり、標準偏差値［σ］が大きくなるため、領域III では、完全失火と判定し、ａ（％）＝１００％と設定する。この領域III には、完全失火に至る途中の領域も含まれるが、触媒溶損防止のために、早期に完全失火と判定する。
【００５６】
本実施形態（２）では、前記図５の失火判定ルーチンのステップ１０１〜１０７の処理を実行した後、図８のステップ１３０に進み、失火検出条件が成立しているか否かを、例えば冷却水温が所定温度以上であるか否かで判定し、失火検出条件が成立していなければ、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。
【００５７】
一方、失火検出条件が成立していれば、ステップ１３１に進み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］に基づいて、図７の失火判定方法切換マップで区分された３つの領域Ｉ，II，III のいずれの領域に属するか判別する。
【００５８】
その結果、領域Ｉと判定されれば、ステップ１３２に進み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］を失火判定値［Ｖth］と比較し、イオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］よりも小さければ、失火発生と判断して、ステップ１３３に進み、失火判定フラグＭＦＴを「１」にセットする。これに対し、イオン電流ピーク値［Ｐi ］を失火判定値［Ｖth］以上であれば、失火無しと判断して、ステップ１３４に進み、失火判定フラグＭＦＴを「０」にセットする。
【００５９】
この後、ステップ１３５に進み、前記図５のステップ１０７で算出した実頻度［ａ（％）］を第３の失火判定値［Ｃ3 ］と比較し、実頻度［ａ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］よりも大きければ、ステップ１３６に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「１」にセットして燃料カットを実行する。これに対し、実頻度［ａ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］以下であれば、ステップ１３７に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「０」にセットし、燃料カットを実行しない。
【００６０】
一方、上記ステップ１３１で、領域IIと判定されれば、ステップ１３８に進み、前記図５のステップ１０７で算出した実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）］を第１の失火判定値［Ｃ1 ］と比較し、差分［Δ（％）］が第１の失火判定値［Ｃ1 ］よりも大きければ、失火発生と判断して、ステップ１３９に進み、失火判定フラグＭＦＴを「１」にセットする。これに対し、差分［Δ（％）］が第１の失火判定値［Ｃ1 ］以下であれば、失火無しと判断して、ステップ１４０に進み、失火判定フラグＭＦＴを「０」にセットする。
【００６１】
この後、ステップ１４１に進み、差分［Δ（％）］を第３の失火判定値［Ｃ3 ］と比較し、差分［Δ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］よりも大きければ、ステップ１４２に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「１」にセットして燃料カットを実行する。これに対し、差分［Δ（％）］が第３の失火判定値［Ｃ3 ］以下であれば、ステップ１４３に進み、燃料カットフラグＭＦＣを「０」にセットし、燃料カットを実行しない。
【００６２】
また、上記ステップ１３１で、領域III と判定されれば、完全失火と判断してステップ１４４に進み、失火判定フラグＭＦＴを「１」にセットし、次のステップ１４５で、実頻度［ａ（％）］を１００％と設定する。更に、次のステップ１４６で、燃料カットフラグＭＦＣを「１」にセットして燃料カットを実行する。
【００６３】
以上説明した本実施形態（２）では、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］の両方を考慮して失火判定方法を切り換えるようにしたので、その時点のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に合った最適な失火判定方法で失火を判定することができ、失火判定精度を更に向上させることができる。
【００６４】
尚、本実施形態（２）では、領域Ｉの場合に、イオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］よりも小さいか否かで失火の有無を判定したが、前記図５のステップ１０７で算出した実頻度［ａ（％）］が第２の失火判定値［Ｃ2 ］よりも小さいか否かで失火の有無を判定するようにしても良い。
【００６５】
《実施形態（３）》
ところで、点火プラグ２７の発火部絶縁体にカーボンが付着して点火プラグ２７の電極３６，３７間の絶縁抵抗値が低下すると、電極３６，３７間に漏洩電流が流れる“くすぶり”と呼ばれる現象が発生する。このくすぶりが発生すると、図９に示すように、イオン電流検出回路３５の出力にくすぶり漏洩電流成分が重畳するため、イオン電流検出回路３５の出力がくすぶり漏洩電流成分によるドリフト値［ｃ0 ］分だけずれる。このドリフト値［ｃ0 ］が大きくなると、失火発生時でも、イオン電流ピーク値［Ｐi ］が失火判定値［Ｖth］よりも大きくなる可能性があり、失火検出精度が低下する。
【００６６】
そこで、本実施形態（３）では、吸気行程中（又は圧縮行程中）にイオン電流検出回路３５の出力をドリフト値［ｃ0 ］（０点誤差）として読み込み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］からドリフト値［ｃ0 ］を差し引いて求めた補正イオン電流ピーク値［Ｐic］を燃焼状態検出値として用いる。これらの機能が特許請求の範囲でいうドリフト値検出手段と出力補正手段に相当する。
【００６７】
図１０は、イオン電流ピーク値［Ｐi ］と補正イオン電流ピーク値［Ｐic］の分布特性と、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性との関係を示している。図１０の▲１▼、▲２▼に示すように、正常燃焼時、失火発生時のいずれの場合も、くすぶり状態が安定していれば、ドリフト値［ｃ0 ］の変動幅が小さいため、イオン電流ピーク値［Ｐi ］からドリフト値［ｃ0 ］を差し引いて補正イオン電流ピーク値［Ｐic］を求めれば、この補正イオン電流ピーク値［Ｐic］は、くすぶりによるドリフト（０点誤差）のない正味のイオン電流ピーク値となり、この補正イオン電流ピーク値［Ｐic］から失火を精度良く検出することができる。
【００６８】
これに対し、くすぶり状態が不安定な場合は、図１０の▲３▼に示すように、ドリフト値［ｃ0 ］の変動幅が大きくなり、ドリフト値［ｃ0 ］の標準偏差値［σc ］や５０％点［ｃ50］も大きくなる。このような状態のときに、イオン電流ピーク値［Ｐi ］からドリフト値［ｃ0 ］を差し引いて補正イオン電流ピーク値［Ｐic］を求めても、補正精度が悪くなり、失火検出精度が低下する。
【００６９】
そこで、本実施形態（３）では、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］とを算出し、この頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が図１１に示す所定の範囲内に無いときには、くすぶり状態が不安定と判断して失火判定を禁止し、この頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が図１１に示す所定の範囲内にあるときのみに失火判定を許可する。
【００７０】
以上説明した本実施形態（３）の失火判定は、図１２の失火判定ルーチンによって実行される。この失火判定ルーチンは、燃焼サイクル毎に実行され、まずステップ２０１で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］とドリフト値［ｃ0 ］を読み込み、次のステップ２０２で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］とドリフト値［ｃ0 ］の分布の算出が許可されているか否かを判定する。もし、燃料カット時等、分布の算出が禁止されている時には、ステップ２０４に進み、前回までのイオン電流ピーク値［Ｐi ］とドリフト値［ｃ0 ］のデータを格納するＰi テーブルとｃ0 テーブルを初期化して、本ルーチンを終了する。
【００７１】
一方、分布の算出が許可されていれば、ステップ２０３に進み、Ｐi テーブルに今回のイオン電流ピーク値［Ｐi ］のデータを格納すると共に、ｃ0 テーブルに今回のドリフト値［ｃ0 ］のデータを格納する。
【００７２】
その後、ステップ２０５に進み、Ｐi テーブルとｃ0 テーブルに蓄積されたデータ数がそれぞれ所定数（例えば１０００）以上になったか否かを判定し、データ数が所定数以上になっていなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。そして、Ｐi テーブルとｃ0 テーブルに蓄積されたデータ数がそれぞれ所定数以上になった時点で、ステップ２０６に進み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］からドリフト値［ｃ0 ］を差し引いて補正イオン電流ピーク値［Ｐic］を求める。
【００７３】
そして、次のステップ２０７で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性における頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とを算出すると共に、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］とを算出する。この後、ステップ２０８に進み、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が図１１に示す所定の範囲内であるか否かを判定し、この頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が所定の範囲内に無いときには、くすぶり状態が不安定で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の補正精度が悪くなると判断して、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。この場合は、失火判定が禁止される。この機能が特許請求の範囲でいう失火判定禁止手段に相当する役割を果たす。
【００７４】
一方、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が所定の範囲内である場合は、くすぶり状態が安定していると判断して、ステップ２０９に進み、補正イオン電流ピーク値［Ｐic］の分布特性における頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とから正常燃焼時の補正イオン電流ピーク値［Ｐic］の分布特性を予測して当該補正イオン電流ピーク値［Ｐic］が失火判定値［Ｖth］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を算出すると共に、実際の補正イオン電流ピーク値［Ｐic］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］を算出し、この実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）］を算出する。
【００７５】
その後、図６のステップ１０８に進み、前記実施形態（１）と同様の処理によって、失火の有無を判定する。
【００７６】
以上説明した本実施形態（３）では、吸気行程中（又は圧縮行程中）にイオン電流検出回路３５の出力をドリフト値［ｃ0 ］（０点誤差）として読み込み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］からドリフト値［ｃ0 ］を差し引いて求めた補正イオン電流ピーク値［Ｐic］を燃焼状態検出値として用いて、失火判定を行うようにしたので、イオン電流検出回路３５の出力がくすぶり漏洩電流によってドリフトしたとしても、イオン電流検出回路３５の出力をドリフト値［ｃ0 ］で補正して、ドリフト（０点誤差）のない正味のイオン電流ピーク値を求めることができ、失火判定精度を向上させることができる。
【００７７】
しかも、本実施形態（３）では、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］がそれぞれ所定の範囲内に無いときに、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性が不安定で、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の補正精度が悪くなると判断して、失火判定を禁止するようにしたので、失火の誤検出を未然に防止できる。
【００７８】
尚、本実施形態（１）では、ドリフト値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］の両方が所定の範囲内にあるか否かで失火判定を実行するか否かを判定したが、頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］のいずれか一方のみで失火判定を実行するか否かを判定するようにしても良い。《実施形態（４）》
上記各実施形態（１）〜（３）は、点火プラグ２７を介して検出したイオン電流ピーク値を燃焼状態検出値として用いたが、図１３乃至図１９に示す本発明の実施形態（４）では、エンジンの筒内圧力を検出する筒内圧力センサ（図示せず）をエンジンに取り付け、この筒内圧力センサで筒内圧力を複数のタイミングで検出し、それらの筒内圧力検出値に基づいて図示平均有効圧［Ｐe ］を算出して、この図示平均有効圧［Ｐe ］を燃焼状態検出値として用いる。
【００７９】
ここで、図示平均有効圧［Ｐe ］は、次式により算出される。
Ｐe ＝∫（ΔＰ）ｄＶ／Ｖo
ΔＰ：燃焼による筒内圧力上昇量
（図１３に示す完全失火時の筒内圧力との圧力差）
ｄＶ：筒内圧力サンプリング時のクランク角度における行程容積変化量
Ｖo ：エンジン排気量に相当する全行程容積
【００８０】
本実施形態（４）では、例えばＢＴＤＣ１２０℃ＡからＡＴＤＣ１２０℃Ａまでのクランク角度範囲で、例えば１０℃Ａ毎に筒内圧力センサによって筒内圧力をサンプリングし、燃焼による筒内圧力上昇量［ΔＰ］を、圧縮行程の筒内圧力と膨張行程の筒内圧力との圧力差によって求める（完全失火時の膨張行程の筒内圧力は圧縮行程の筒内圧力に等しくなる）。例えば、ＡＴＤＣ６０℃Ａにおける燃焼による筒内圧力上昇量［ΔＰ］は、ＡＴＤＣ６０℃Ａの筒内圧力からＢＴＤＣ６０℃Ａの筒内圧力を引き算して求められる。
【００８１】
更に、本実施形態（４）では、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］（筒内圧力検出値）に対して、オフセット補正（０点補正）、ゲイン補正、ヒステリシス補正を行う。これらの補正は、図１４に示すように、圧縮行程の特定のクランク角度［θ1 、θ2 ］（例えばθ1 ＝ＢＴＤＣ６０℃Ａ、θ2 ＝ＢＴＤＣ２０℃Ａ）の筒内圧力センサ出力［ＶＰ1 、ＶＰ2 ］を用いる。
【００８２】
オフセット補正は、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］の０点オフセット誤差（オフセット値）を補正するものであり、例えばＳＡＥ２０００−０１−０９３２に記載されている方法を用いて、筒内圧力センサ出力のオフセット値［ｃ0 ］（図１５参照）を、ＶＰ1 、ＶＰ2 とポリトロープ指数をパラメータとする関数式により算出する。
ｃ0 ＝ｆ（ＶＰ1 ，ＶＰ2 ，ポリトロープ指数）
【００８３】
そして、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］からオフセット値［ｃ0 ］を引き算することで、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］のオフセット補正を行う。
ＶＰ＝ＶＰ−ｃ0
そして、オフセット補正後の筒内圧力センサ出力［ＶＰ］を用いてゲイン補正、ヒステリシス補正を行う。
【００８４】
一方、ゲイン補正値［ＨＧ］は、圧縮行程の特定のクランク角度［θ1 、θ2 ］の筒内圧力センサ出力［ＶＰ1 、ＶＰ2 ］を用いて、両者の比から求める。
ＨＧ＝ＶＰ2 ／ＶＰ1
【００８５】
そして、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］をゲイン補正値［ＨＧ］で割り算することで、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］のゲイン補正を行う。
ＶＰ＝ＶＰ／ＨＧ
【００８６】
このゲイン補正によって、筒内圧力センサ毎のゲイン誤差をキャンセルすると共に、負荷変化時の筒内圧力センサ出力［ＶＰ］の変化も同時にキャンセルすることができる。その結果、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］から燃焼状態検出値として求める図示平均有効圧も、筒内圧力センサ毎のゲイン誤差や負荷変化の影響を受けない安定した分布特性となる。
【００８７】
一方、ヒステリシス補正は、図１７に示すように、筒内圧力センサ固有のヒステリシス特性を補正するものであり、例えば、圧力上昇時と下降時とで異なる圧力検出感度の差［ＨＨ］を、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］のサンプリング値の上昇、下降差により補正する。具体的には、前回のサンプリング値をＶＰ(i-1) 、今回のサンプリング値をＶＰ(i) とすると、圧力上昇時には、ＶＰ(i) を次式によりヒステリシス補正する。
ＶＰ(i) ＝ＶＰ(i-1) −｛ＶＰ(i-1) −ＶＰ(i) ｝／ＨＨ
【００８８】
このヒステリシス補正によって、圧力上昇時と下降時とで異なる圧力検出感度の差［ＨＨ］を補正することができ、圧力上昇時と下降時のいずれの場合でも、筒内圧力を精度良く検出することができる。
【００８９】
以上説明した本実施形態（４）の失火判定は、図１８及び１９の失火判定ルーチンによって実行される。この失火判定ルーチンは、燃焼サイクル毎に実行され、まずステップ３０１で、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］を読み込み、次のステップ３０２で、この筒内圧力センサ出力［ＶＰ］を用いて、図示平均有効圧［Ｐe ］を次式により算出する。
Ｐe ＝∫（ΔＶＰ）ｄＶ／Ｖo
【００９０】
ここで、ΔＶＰは、燃焼による筒内圧力センサ出力の上昇量（筒内圧力上昇量）であり、圧縮行程の筒内圧力センサ出力と膨張行程の筒内圧力センサ出力との差によって求める。例えば、ＡＴＤＣ６０℃Ａにおける燃焼による筒内圧力センサ出力上昇量［ΔＶＰ］は、ＡＴＤＣ６０℃Ａの筒内圧力センサ出力からＢＴＤＣ６０℃Ａの筒内圧力センサ出力を引き算して求められる。
【００９１】
この後、ステップ３０３に進み、例えばＳＡＥ２０００−０１−０９３２に記載されている方法を用いて、筒内圧力センサ出力のオフセット値［ｃ0 ］（図１５参照）をＶＰ1 、ＶＰ2 とポリトロープ指数をパラメータとする関数式により算出する。
ｃ0 ＝ｆ（ＶＰ1 ，ＶＰ2 ，ポリトロープ指数）
【００９２】
そして、次のステップ３０４で、このオフセット値［ｃ0 ］を用いて、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］のオフセット補正を行う。
ＶＰ＝ＶＰ−ｃ0
この後、ステップ３０５に進み、圧縮行程の特定のクランク角度［θ1 、θ2 ］の筒内圧力センサ出力［ＶＰ1 、ＶＰ2 ］を用いて、ゲイン補正値［ＨＧ］を次式により算出する。
ＨＧ＝ＶＰ2 ／ＶＰ1
【００９３】
そして、次のステップ３０６で、このゲイン補正値［ＨＧ］を用いて、次式により筒内圧力センサ出力［ＶＰ］のゲイン補正を行う。
ＶＰ＝ＶＰ／ＨＧ
【００９４】
この後、ステップ３０７に進み、筒内圧力センサの圧力検出感度の差［ＨＨ］を筒内圧力センサ出力［ＶＰ］のサンプリング値の上昇、下降差により求める。そして、次のステップ３０８で、この筒内圧力センサの圧力検出感度の差［ＨＨ］を用いて、所定の関数式により、筒内圧力センサ出力［ＶＰ］のヒステリシス補正を行う。これらステップ３０３〜３０８の処理が特許請求の範囲でいう補正手段としての役割を果たす。
【００９５】
この後、ステップ３０９に進み、オフセット補正、ゲイン補正、ヒステリシス補正が行われた筒内圧力センサ出力［ＶＰ］を用いて、図示平均有効圧［ＰeV］を燃焼状態検出値として次式により算出する。
ＰeV＝∫（ΔＶＰ）ｄＶ／Ｖo
【００９６】
その後、図１９のステップ３１０に進み、燃焼状態検出値［ＰeV］とオフセット値［ｃ0 ］の分布の算出が許可されているか否かを判定する。もし、燃料カット時等、分布の算出が禁止されている時には、ステップ３１２に進み、前回までの燃焼状態検出値［ＰeV］とオフセット値［ｃ0 ］のデータを格納するＰeVテーブルとｃ0 テーブルを初期化して、本ルーチンを終了する。
【００９７】
一方、分布の算出が許可されていれば、ステップ３１１に進み、ＰeVテーブルに今回の燃焼状態検出値［ＰeV］のデータを格納すると共に、ｃ0 テーブルに今回のオフセット値［ｃ0 ］のデータを格納する。
【００９８】
その後、ステップ３１３に進み、ＰeVテーブルとｃ0 テーブルに蓄積されたデータ数がそれぞれ所定数（例えば１０００）以上になったか否かを判定し、データ数が所定数以上になっていなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。そして、ＰeVテーブルとｃ0 テーブルに蓄積されたデータ数がそれぞれ所定数以上になった時点で、ステップ３１４に進み、燃焼状態検出値［ＰeV］の分布特性における頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とを算出すると共に、オフセット値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］とを算出する。
【００９９】
この後、ステップ３１５に進み、オフセット値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が所定の範囲内であるか否かを判定し、この頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が所定の範囲内に無いときには、燃焼状態検出値［ＰeV］の補正精度が悪いと判断して、燃焼状態検出値［ＰeV］の分布特性に基づく失火判定が禁止される。
【０１００】
この場合は、ステップ３２１に進み、前記ステップ３０２で算出した補正前の図示平均有効圧［Ｐe ］を所定の失火判定値［Ｖth］と比較し、図示平均有効圧［Ｐe ］が失火判定値［Ｖth］よりも小さければ、失火発生と判断して、ステップ３２２に進み、失火判定フラグＭＦＴを「１」にセットする。これに対し、図示平均有効圧［Ｐe ］が失火判定値［Ｖth］以上であれば、失火無しと判断して、ステップ３２３に進み、失火判定フラグＭＦＴを「０」にセットする。
【０１０１】
一方、前記ステップ３１５で、オフセット値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が所定の範囲内であると判定された場合は、燃焼状態検出値［ＰeV］の補正精度が良いと判断して、ステップ３１６に進み、燃焼状態検出値［ＰeV］の分布特性における頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とから正常燃焼時の燃焼状態検出値［ＰeV］の分布特性を予測して当該燃焼状態検出値［ＰeV］が失火判定値［Ｖth］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を算出すると共に、実際の燃焼状態検出値［ＰeV］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］を算出し、この実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）］を算出する。
【０１０２】
その後、図６のステップ１０８に進み、前記実施形態（１）と同様の処理によって、失火の有無を判定する。
以上説明した本実施形態（４）でも、燃焼状態検出値［ＰeV］の分布特性に基づいて失火の有無を精度良く判定することができる。
【０１０３】
尚、本実施形態（４）では、筒内圧力センサ出力に基づいて図示平均有効圧を算出して、この図示平均有効圧を燃焼状態検出値として用いるようにしたが、図示平均有効圧の代わりに、仕事率、発熱割合、仕事量のいずれかを燃焼状態検出値として算出するようにしても良い。
【０１０４】
ここで、図示平均有効圧をＰe （Ｎ／ｍ2 ）とし、ピストン頂面の平面積をＳ（ｍ2 ）、ピストンのストロークをＬ（ｍ）とすると、１気筒当たりの膨張行程の上死点から下死点までの仕事量は、次式で算出される。
仕事量＝Ｐe ×Ｓ×Ｌ
【０１０５】
また、４サイクルエンジンの場合は、２回転に１回の割合で膨張行程があるため、エンジン回転速度をＮ（ｒｐｍ）とすれば、仕事率は次式で算出される。

Figure 0004100492
【０１０６】
また、発熱割合の算出には、膨張行程の特定のクランク角度［θ3 、θ4 ］（例えばθ3 ＝ＡＴＤＣ２０℃Ａ、θ4 ＝ＡＴＤＣ６０℃Ａ）の筒内圧力センサ出力［ＶＰ3 、ＶＰ4 ］を用い、次式により発熱割合を算出する。
発熱割合＝ＶＰ3 ／ＶＰ4
【０１０７】
《実施形態（５）》
本実施形態（５）では、上記実施形態（４）と同様の方法で、図示平均有効圧［ＰeV］を燃焼状態検出値として算出し、更に、圧縮行程中の所定クランク角度で読み込んだ筒内圧力センサ出力を基準出力［ＶＰbase］とし、燃焼状態検出値［ＰeV］を基準出力ＶＰbaseで割り算した値［ＰeV／ＶＰbase］が失火判定値［Ｖth］よりも小さいか否かで、失火の有無を判定する。
【０１０８】
例えば、図１９のステップ３１５で、オフセット値［ｃ0 ］の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］が所定の範囲内に無いと判定されたときに、ステップ３２１の処理に代えて、燃焼状態検出値［ＰeV］を基準出力［ＶＰbase］で割り算した値［ＰeV／ＶＰbase］が失火判定値［Ｖth］よりも小さいか否かで、失火の有無を判定する。そして、ＰeV／ＶＰbaseが失火判定値［Ｖth］よりも小さければ、失火発生と判断して、失火判定フラグＭＦＴを「１」にセットし、図示平均有効圧［Ｐe ］が失火判定値［Ｖth］以上であれば、失火無しと判断して、失火判定フラグＭＦＴを「０」にセットする（ステップ３２２、３２３）。
【０１０９】
尚、燃焼状態検出値［ＰeV］と基準出力［ＶＰbase］は、オフセット補正、ゲイン補正、ヒステリシス補正を行っても良いし、行わなくても良い。
【０１１０】
《実施形態（６）》
前記実施形態（１）〜（３）のいずれかの方法でイオン電流ピーク値から失火判定する手段と、前記実施形態（４）又は（５）の方法で筒内圧力センサ出力から失火判定する手段とを併用した構成としても良い。この場合、エンジン運転状態等に応じて、失火判定精度の高い方の失火判定手段を選択して失火判定を行ったり、或は、同時に２つの失火判定手段で失火判定を行い、２つの失火判定手段の両方が失火発生と判定したときのみ、最終的に失火発生と判定するようにしても良い。
【０１１１】
《実施形態（７）》
ところで、上記各実施形態（１）〜（６）では、失火判定値［Ｖth］を、演算処理の簡略化のために予め設定した固定値としたが、図２０に示すように、イオン電流検出回路３５で検出したイオン電流ピーク値［Ｐi ］は、点火プラグ２７のくすぶりの有無や燃焼状態のばらつき等によってずれることがあるため、失火判定値［Ｖth］を初期設定値［Ｖ1 ］で固定した場合は、点火プラグ２７のくすぶりの有無や燃焼状態のばらつき等によるイオン電流ピーク値［Ｐi ］のずれが大きくなると、失火サイクルを正常燃焼サイクルと誤判定することが懸念される［図２０（ｂ）参照］。
【０１１２】
そこで、本発明の実施形態（７）では、図２３の失火判定ルーチンを燃焼サイクル毎に実行し、そのステップ４００で図２４の失火判定値設定ルーチンを実行することで、イオン電流検出回路３５で検出したイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて失火判定値［Ｖth］を設定するようにしている。
【０１１３】
ここで、本実施形態（７）の失火判定方法を図２０〜図２２を用いて説明する。失火判定値［Ｖth］の初期設定値［Ｖ1 ］を設定する際には、図２０（ａ）に示すように、予め実験又はシミュレーション等で、点火プラグ２７のくすぶり無しの状態で失火サイクルの分布パターンを測定し、この失火サイクルの分布パターンに属するイオン電流ピーク値［Ｐi ］のうちの最大のイオン電流ピーク値又はそれより少し大きな値を初期設定値［Ｖ1 ］として設定する。
【０１１４】
また、予め実験又はシミュレーション等で、失火サイクルの分布パターンと正常燃焼サイクルの分布パターンとの間の中間位置付近に仮の失火判定値［Ｖ2 ］を設定する。この仮の失火判定値［Ｖ2 ］は、図２０（ｂ）や図２１に示すように、点火プラグ２７のくすぶり発生時でも、失火サイクルの分布パターンが仮の失火判定値［Ｖ2 ］に重ならないように設定する。従って、図２０（ａ）に示すように、くすぶり無し時には、仮の失火判定値［Ｖ2 ］が失火サイクルの分布パターンからかなり離れた位置に存在することになる。
【０１１５】
次に、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を評価する各パラメータを図２１に基づいて説明する。
ＮＳは失火サイクルの分布パターンの高さ（最大検出頻度）であり、失火サイクルの分布パターンが含まれる範囲である０≦Ｐi ≦Ｖ2 の範囲内で最も高い頻度［Ｎ］で検出されたイオン電流ピーク値［ＰＳ］の検出頻度である。
【０１１６】
また、ＮＢは正常燃焼サイクルの分布パターンの高さ（最大検出頻度）であり、正常燃焼サイクルの分布パターンが含まれる範囲であるＶ2 ＜Ｐi の範囲内で最も高い頻度［Ｎ］で検出されたイオン電流ピーク値［ＰＢ］の検出頻度である。尚、このＰＢやＰＳは、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を統計処理するために所定の幅を持った分割区分値に換算して表される。尚、全サイクル失火時（ＮＢ＝０）の場合は、ＰＢは最大分割区分値に設定される。
【０１１７】
また、Ｈは、両分布パターンの最大検出頻度位置［ＰＳ］と［ＰＢ］との間で検出頻度［Ｎ］が所定値（例えば１）よりも小さい領域（つまり失火サイクルと正常燃焼サイクルの両分布パターン間のノイズ領域）の幅であり、分割区分の数に換算して表される。
【０１１８】
また、Ｐo は、失火サイクルの分布パターンに属するイオン電流ピーク値［Ｐi ］のうちの最大のイオン電流ピーク値よりも僅かに大きい値であって、後述する新たな失火判定値に相当し、分割区分値に換算して表される。Ｐo を算出する場合は、失火サイクルの分布パターンの最大検出頻度位置の分割区分値［ＰＳ］と仮の失火判定値［Ｖ2 ］との範囲内（ＰＳ＜Ｐi ＜Ｖ2 ）で、検出頻度［Ｎ］が所定値（例えば１）よりも小さい領域（ノイズ領域）における最小のイオン電流ピーク値を新たな失火判定値［Ｐo ］として求める。
【０１１９】
この場合、失火サイクルの分布パターンと正常燃焼サイクルの分布パターンとの分離度［ｆ］は、両分布パターン間のノイズ領域の幅［Ｈ］と両分布パターンの高さパラメータ［Ｗ］とを用いて次式により算出する。
ｆ＝Ｈ×Ｗ
【０１２０】
ここで、両分布パターンの高さパラメータ［Ｗ］は、両分布パターンの最大検出頻度［ＮＳ］、［ＮＢ］を足し合わせた値である。
Ｗ＝ＮＳ＋ＮＢ
両分布パターンの分離度［ｆ］は、大きい値になるほど、両分布パターンがより明瞭に分離していることを意味する。
【０１２１】
図２２に示すように、不安定燃焼時には、正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンが重なり合って、両分布パターン間のノイズ領域の幅［Ｈ］が０になるため、分離度［ｆ］も０となる。
【０１２２】
本実施形態（７）では、両分布パターンの分離度［ｆ］と高さパラメータ［Ｗ］とに基づいて両分布パターンが明瞭に分離しているか否かを判定し、両分布パターンが明瞭に分離していると判定した場合に、失火サイクルの分布パターンに基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出する。もし、両分布パターンが明瞭に分離していないと判定した場合は、失火判定値［Ｐo ］の算出を行わずに、前回の失火判定値［Ｐo ］の記憶値をそのまま維持する。
【０１２３】
そして、前記実施形態（３）で説明したように、イオン電流検出回路３５で検出するイオン電流ピーク値［Ｐi ］が点火プラグ２７のくすぶりによりドリフトすることを考慮して、前記実施形態（３）と同様の方法で検出したイオン電流ピーク値［Ｐi ］のドリフト値［ｃ0 ］が所定値［Ｋ3 ］以上であれば、失火判定値［Ｖth］として、失火サイクルの分布パターンに基づいて算出した新たな失火判定値［Ｐo ］を用い、その反対に、ドリフト値［ｃ0 ］が所定値［Ｋ3 ］よりも小さければ、失火判定値［Ｖth］として、初期設定値［Ｖ1 ］を用いる。
【０１２４】
以上説明した失火判定値［Ｖth］の設定は、図２３の失火判定ルーチンのステップ４００で起動される図２４の失火判定値設定ルーチンによって実行される。尚、図２３の失火判定ルーチンのステップ４００を除く各ステップの処理は、前記実施形態（３）で説明した図１２の失火判定ルーチンの各ステップの処理と同じであるので、説明を省略する。
【０１２５】
図２３の失火判定ルーチンのステップ４００で起動される図２４の失火判定値設定ルーチンは、特許請求の範囲でいう失火判定値算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンの最大検出頻度［ＮＳ］、［ＮＢ］を足し合わせて高さパラメータ［Ｗ］を求める。
Ｗ＝ＮＳ＋ＮＢ
【０１２６】
この後、ステップ４０２に進み、正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンの分離度［ｆ］を、両分布パターン間のノイズ領域の幅［Ｈ］と両分布パターンの高さパラメータ［Ｗ］とを用いて次式により算出する。
ｆ＝Ｈ×Ｗ
【０１２７】
この際、両分布パターン間のノイズ領域の幅［Ｈ］は、両分布パターンの最大検出頻度位置［ＰＳ］と［ＰＢ］との間で検出頻度［Ｎ］が所定値（例えば１）よりも小さい領域の幅を算出して求めれば良い。
【０１２８】
そして、次のステップ４０３で、失火判定値算出条件が成立しているか否かを次の２つの条件▲１▼、▲２▼を両方とも満たすか否かで判定する。
▲１▼両分布パターンの分離度［ｆ］が所定値［Ｋ1 ］以上であること
（ｆ≧Ｋ1 ）
▲２▼両分布パターンの高さパラメータ［Ｗ］が所定値［Ｋ2 ］以上であること
（Ｈ≧Ｋ2 ）
【０１２９】
これら２つの条件▲１▼、▲２▼のいずれか１つでも満たさない条件があれば、失火判定値算出条件が成立せず、ステップ４０４の失火判定値［Ｐo ］の算出を行わずに、ステップ４０５に進む。
【０１３０】
これに対して、上記２つの条件▲１▼、▲２▼を両方とも満たせば、失火判定値算出条件が成立し、ステップ４０４に進み、失火サイクルの分布パターンに基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出し、マイクロコンピュータ４１のメモリ（記憶手段）に記憶されている失火判定値［Ｐo ］の記憶値を更新する。この新たな失火判定値［Ｐo ］は、失火サイクルの分布パターンに属する補正イオン電流ピーク値［Ｐic］のうちの最大の補正イオン電流ピーク値よりも僅かに大きい値に相当し、これを算出する場合は、失火サイクルの分布パターンのピーク位置の分割区分値［ＰＳ］と仮の失火判定値［Ｖ2 ］との範囲内（ＰＳ＜Ｐic＜Ｖ2 ）で、検出頻度［Ｎ］が所定値（例えば１）よりも小さい領域（ノイズ領域）における最小の補正イオン電流ピーク値を新たな失火判定値［Ｐo ］として求めれば良い。尚、補正イオン電流ピーク値［Ｐic］は、ステップ２０６でイオン電流ピーク値［Ｐi ］からドリフト値［ｃ0 ］を差し引いて求められる。上記ステップ４０３の処理は、特許請求の範囲でいう許可／禁止判定手段としての役割を果たす。
【０１３１】
以上のようにして、新たな失火判定値［Ｐo ］を算出した後、ステップ４０５に進み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］のドリフト値［ｃ0 ］が所定値［Ｋ3 ］以上であるか否かを判定し、ドリフト値［ｃ0 ］が所定値［Ｋ3 ］以上であれば、ステップ４０６に進み、上記ステップ４０４で算出した新たな失火判定値［Ｐo ］を今回使用する失火判定値［Ｖth］として選択する。尚、上記ステップ４０４を飛び越した場合（失火判定値［Ｐo ］の算出が行われなかった場合）は、過去に本ルーチンを起動した時にステップ４０４で算出された失火判定値［Ｐo ］の記憶値を用いれば良い。
【０１３２】
一方、イオン電流ピーク値［Ｐi ］のドリフト値［ｃ0 ］が所定値［Ｋ3 ］よりも小さければ、ステップ４０７に進み、初期設定値［Ｖ1 ］を今回使用する失火判定値［Ｖth］として選択する。尚、上記ステップ４０５〜４０７の処理は、特許請求の範囲でいう失火判定値選択手段としての役割を果たす。
【０１３３】
以上のようにして、失火判定値［Ｖth］を設定した後、図２３のステップ２０９に進み、補正イオン電流ピーク値［Ｐic］の分布特性における頻度５０％点［ｖ50］と標準偏差値［σ］とから正常燃焼時の補正イオン電流ピーク値［Ｐic］の分布特性を予測して当該補正イオン電流ピーク値［Ｐic］が失火判定値［Ｖth］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を算出すると共に、実際の補正イオン電流ピーク値［Ｐic］が失火判定値［Ｖth］以下となる実頻度［ａ（％）］を算出し、この実頻度［ａ（％）］と予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）］を算出する。
【０１３４】
その後、図６のステップ１０８に進み、前記実施形態（１）と同様の処理によって、失火の有無を判定する。
【０１３５】
以上説明した本実施形態（７）によれば、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて失火判定値［Ｖth］を設定するようにしたので、点火プラグ２７のくすぶりの有無や燃焼状態のばらつき等によりイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性がずれたとしても、そのずれ分を考慮した失火判定値［Ｖth］を設定することができ、点火プラグ２７のくすぶりの有無や燃焼状態のばらつき等によるイオン電流ピーク値［Ｐi ］のずれの影響をあまり受けずに、失火サイクルと正常燃焼サイクルとを精度良く判別することができ、長期間にわたって信頼性の高い失火判定を行うことができる。
【０１３６】
しかも、本実施形態（７）では、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を表すパラメータである両分布パターンの分離度［ｆ］と高さパラメータ［Ｗ］に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］の算出を許可するか禁止するかを判定するようにしたので、イオン電流ピーク値［Ｐi ］のばらつきが少ないときのみ（つまり正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンが明瞭に分離しているときのみ）、失火判定値［Ｖth］を算出して、イオン電流ピーク値［Ｐi ］のばらつきが大きいときには、失火判定値［Ｖth］を算出せずに済み、イオン電流ピーク値［Ｐi ］のばらつきによる失火判定精度の低下を防止することができる。
【０１３７】
更に、本実施形態（７）では、イオン電流ピーク値［Ｐi ］のドリフト値［ｃ0 ］が所定値［Ｋ3 ］以上であるか否かで、今回使用する失火判定値［Ｖth］として、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて算出した新たな失火判定値［Ｐo ］を選択するか、初期設定値［Ｖ1 ］を選択するかを判定するようにしたので、くすぶりの有無に応じて最適な失火判定値［Ｖth］を設定することができて、くすぶりの有無に左右されない信頼性の高い失火判定を行うことができる。
【０１３８】
尚、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出する際に、エンジン運転条件毎又はくすぶり度合毎（ドリフト値毎）に新たな失火判定値［Ｐo ］を算出してメモリに記憶し、エンジン運転条件又はくすぶり度合に応じて、メモリの記憶値の中から適切な失火判定値［Ｐo ］を選択するようにしても良い。
【０１３９】
また、減速時燃料カット領域で測定したイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布パターンを失火サイクルの分布パターンと見なして、その失火サイクルの分布パターンに基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出してメモリに記憶しておき、燃料カット復帰後にメモリに記憶されている失火判定値［Ｐo ］を読み出して使用するようにしても良い。
【０１４０】
また、本実施形態（７）では、イオン電流ピーク値［Ｐi ］からドリフト値［ｃ0 ］を差し引いて求めた補正イオン電流ピーク値［Ｐic］の分布特性に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出して失火判定を行うようにしたが、ドリフト値［ｃ0 ］を差し引かずに、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出して失火判定を行うようにしても良い。
【０１４１】
また、本実施形態（７）では、点火プラグ２７を用いて検出したイオン電流ピーク値［Ｐi ］を燃焼状態検出値として用いるようにしたが、筒内圧力センサ等の他の失火検出センサを用いて、その失火検出センサの出力の分布特性に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出して失火判定を行うようにしても良い。
【０１４２】
また、本実施形態（７）では、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］の算出を許可するか禁止するかを判定するようにしたが、エンジン運転状態に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］の算出を許可するか禁止するかを判定するようにしても良い。例えば、イオン電流出力が安定するエンジン運転状態のときに、正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンが明瞭に分離していると判断して、新たな失火判定値［Ｐo ］の算出を許可し、イオン電流出力が安定しないエンジン運転状態のときに、新たな失火判定値［Ｐo ］の算出を禁止するようにしても良い。
【０１４３】
また、本実施形態（７）では、正常燃焼サイクルと失火サイクルの両分布パターンの最大検出頻度［ＮＳ］、［ＮＢ］を求めるようにしたが、予め定めた出力分布帯毎の重心位置を求めても良い等、分布パターンの判別方法は適宜変更しても良い。
【０１４４】
また、本実施形態（７）では、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて算出した失火判定値［Ｐo ］と初期設定値［Ｖ1 ］とをイオン電流ピーク値［Ｐi ］のドリフト値［ｃ0 ］に応じて選択するようにしたが、エンジン運転状態に応じて失火判定値［Ｐo ］と初期設定値［Ｖ1 ］とを選択するようにしても良い。
【０１４５】
或は、イオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に基づいて新たな失火判定値［Ｐo ］を算出する機能を省略し、予め実験又はシミュレーション等で、エンジン運転状態毎及び／又はイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性毎に複数の失火判定値［Ｖth］を用意してメモリに記憶しておき、エンジン運転状態及び／又はイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性に応じて前記複数の失火判定値［Ｖth］の中から今回使用する失火判定値［Ｖth］を選択するようにしても良い。このようにしても、点火プラグ２７のくすぶりの有無や燃焼状態のばらつき等に応じて、複数の失火判定値［Ｖth］の中から最適な失火判定値［Ｖth］を選択することができ、点火プラグ２７のくすぶりの有無や燃焼状態のばらつき等の影響の少ない信頼性の高い失火判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）における点火制御系とイオン電流検出回路の構成を示す回路図
【図２】実施形態（１）の各部の信号波形を示すタイムチャート
【図３】実施形態（１）の正常燃焼時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を説明する図
【図４】実施形態（１）の正常燃焼時と失火発生時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性の変化を説明する図
【図５】実施形態（１）の失火判定ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（１）の失火判定ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャート
【図７】実施形態（２）で用いる失火判定方法切換マップを概念的に示す図
【図８】実施形態（２）の失火判定ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャート
【図９】実施形態（３）の各部の信号波形を示すタイムチャート
【図１０】実施形態（３）の正常燃焼時と失火発生時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性の変化を説明する図
【図１１】実施形態（３）の失火判定許可／禁止切換マップを概念的に示す図
【図１２】実施形態（３）の失火判定ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャート
【図１３】実施形態（４）で検出する筒内圧力の変化特性を示すタイムチャート
【図１４】筒内圧力センサ出力の変化特性を示すタイムチャート
【図１５】筒内圧力センサ出力のオフセット補正を説明する図
【図１６】筒内圧力センサ出力のゲイン補正を説明する図
【図１７】筒内圧力センサ出力のヒステリシス補正を説明する図
【図１８】実施形態（４）の失火判定ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャート
【図１９】実施形態（４）の失火判定ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャート
【図２０】（ａ）はくすぶり無し時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を説明する図、（ｂ）はくすぶり発生時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を説明する図
【図２１】くすぶり発生時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を用いて失火判定値［Ｖth］の設定方法を説明するための図
【図２２】くすぶり無しで不安定燃焼時のイオン電流ピーク値［Ｐi ］の分布特性を説明する図
【図２３】実施形態（７）の失火判定ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャート
【図２４】実施形態（７）の失火判定値設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
２１…点火コイル、２２…一次コイル、２３…バッテリ、２４…イグナイタ、２５…パワートランジスタ、２６…二次コイル、２７…点火プラグ、３１…イオン電流検出抵抗、３３…反転増幅回路、３４…エンジン制御回路、３５…イオン電流検出回路（燃焼状態検出手段）、３６…中心電極、３７…接地電極、３８…ノイズマスク、３９…ピークホールド回路、４１…マイクロコンピュータ（分布特性評価手段，失火判定手段，ドリフト値検出手段，出力補正手段，失火判定禁止手段，失火判定値算出手段，許可／禁止判定手段，失火判定値選択手段）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a misfire detection apparatus for an internal combustion engine that detects misfire of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, focusing on the characteristics that ions are generated when the air-fuel mixture burns in the cylinder of an internal combustion engine, the ion current generated in the cylinder at each ignition is detected via the electrode of the ignition plug, and the ion current is detected. Techniques have been developed to detect ignition / misfire based on values. The conventional ignition / misfire determination method uses the property that the ionic current increases at the time of ignition and decreases when the misfire occurs, and the detected ionic current peak value is compared with a predetermined determination value to determine the ionic current peak. If the value is equal to or greater than the determination value, it is determined to be ignition, otherwise it is determined to be misfire.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when deposits adhere to the electrode of the spark plug, or when the temperature and humidity are high, the ion current detected via the electrode of the spark plug is reduced, so that the detected ion current peak value is compared with a predetermined judgment value. In the misfire detection method, there is a possibility that misfire is erroneously detected even in a normal combustion state when deposits are deposited on the spark plug or when the temperature is high and humidity. Moreover, the ion current peak value may change due to manufacturing variations of the ion current detection system, changes with time, etc., and misfire may be erroneously detected.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances. Accordingly, an object of the present invention is to provide a misfire detection device for an internal combustion engine that can improve misfire detection accuracy.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention detects the combustion state of the internal combustion engine by the combustion state detection means, and for each combustion cycle detected by the combustion state detection means. The combustion state detection value is statistically processed by the distribution characteristic evaluation means to evaluate the distribution characteristic of the combustion state detection value, and the misfire detection means determines whether the distribution characteristic of the combustion state detection value is a distribution characteristic during normal combustion or when a misfire occurs. The presence or absence of misfiring is determined by determining whether or not the distribution characteristic is. In other words, even if the output (combustion state detection value) of the combustion state detection means relatively decreases due to manufacturing variations, aging, temperature, humidity, etc. of the combustion state detection means, the distribution characteristic of the combustion state detection value is normal combustion. Therefore, if the presence or absence of misfire is judged from the distribution characteristics of the combustion state detection value, it will not be affected by manufacturing variations of the combustion state detection means, changes over time, temperature, humidity, etc. In addition, misfire can be detected with high accuracy.
[0006]
In this case, the claim 1,8 In this way, the ionic current generated by combustion in the cylinder is detected by the combustion state detection means, and the peak value of the ionic current is used as the detected value of the combustion state. You may make it obtain | require as a distribution characteristic value of a combustion state detection value. In other words, since the distribution characteristics of the ionic current peak value during normal combustion have exponential function characteristics, it is possible to accurately determine whether the combustion is normal combustion or misfiring when the statistical processing value of the logarithmic normal distribution of the ionic current peak value is obtained. Can do.
[0007]
Claims 1 As shown, the frequency 50% point [v50] and the standard deviation value [σ] in the distribution characteristic of the combustion state detection value are calculated, and normal combustion is calculated from the frequency 50% point [v50] and the standard deviation value [σ]. Predicting the distribution characteristics of the combustion state detection value at the time and obtaining a prediction frequency [A (%)] that the combustion state detection value is equal to or less than the misfire determination value [Vth], and the actual combustion state detection value is the misfire determination value The actual frequency [a (%)] that is equal to or less than [Vth] is obtained, and the difference [Δ (%) = a (%) − A between the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)]. (%)] May be obtained and the presence or absence of misfire may be determined based on the difference [Δ (%)]. Since the difference [Δ (%)] obtained in this way corresponds to an increase in frequency due to misfire, misfire can be detected with high accuracy from the difference [Δ (%)].
[0008]
Claims 2 As described above, the misfire occurrence rate may be calculated based on the difference [Δ (%)]. That is, as the number of misfire occurrences increases, the difference [Δ (%)] increases, so the misfire occurrence rate can be accurately calculated based on the difference [Δ (%)], and appropriate according to the misfire occurrence rate. Can take the right action.
[0009]
Claims 3 Means for determining the presence or absence of misfire based on the difference [Δ (%)], and means for determining the presence or absence of misfire based on the actual frequency [a (%)] or the detected combustion state value May be switched according to engine operating conditions or distribution characteristic values such as the 50% frequency [v50]. That is, as the difference between the frequency 50% point [v50] and the misfire determination value [Vth] increases, the amount of noise included in the actual frequency [a (%)] decreases. In a region where the difference from the determination value [Vth] is large, the presence or absence of misfiring is accurately determined based on the actual frequency [a (%)] or the combustion state detection value without using the distribution characteristic of the combustion state detection value. be able to.
[0010]
Claims 4 As described above, when the 50% frequency [v50] and the standard deviation value [σ] are in a predetermined range, a stable combustion state detection value distribution characteristic can be obtained. )] May be used to determine the presence or absence of misfire. In this way, the misfire determination accuracy can be further improved.
[0011]
Claims 5 As described above, the drift value (zero point error) of the output of the combustion state detection unit is detected by the drift value detection unit, and the output of the combustion state detection unit is corrected by the drift value by the output correction unit. The combustion state detection value for each combustion cycle corrected by the output correction means may be statistically processed to evaluate the distribution characteristic of the combustion state detection value. As described above, when the combustion state detection value is obtained by correcting the output of the combustion state detection means with the drift value, a net combustion state detection value without drift (zero point error) can be obtained, and the misfire determination accuracy is further improved. Can be improved.
[0012]
Claims 6 As described above, the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristics of the drift value detected by the drift value detecting means are calculated, and the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] are calculated. ] Are not within the predetermined ranges, it may be determined that the drift value distribution characteristics are unstable, and misfire determination by the misfire determination means may be prohibited by the misfire determination prohibition means. That is, when the drift value distribution characteristics become unstable, the correction accuracy of the combustion state detection value based on the drift value deteriorates, and the misfire determination accuracy decreases. Accordingly, if the drift value distribution characteristic is determined to be unstable from the 50% frequency [c50] and the standard deviation value [σc] in the drift value distribution characteristic, misfire detection is prohibited by prohibiting misfire determination. Detection can be prevented in advance.
[0013]
Claims 7 As described above, the output (ion current detection value) of the combustion state detection means during the intake stroke or the compression stroke may be detected as a drift value. In other words, since combustion ions are not generated during the intake stroke or compression stroke, the current detected during the intake stroke or compression stroke is not due to combustion ions, but is considered to be due to noise components such as smolder leakage current. It is done. Therefore, if the output (ion current detection value) of the combustion state detection means during the intake stroke or the compression stroke is detected as a drift value, the drift value can be detected with high accuracy.
[0016]
By the way, the misfire determination value [Vth] may be a fixed value set in advance for simplification of the arithmetic processing. However, the combustion state detection value detected by the combustion state detection means is a change with time (smoldering) of the combustion state detection means. Etc.) and variations in the combustion state (see FIG. 20), when the misfire determination value [Vth] is set to a fixed value, it depends on the change in the combustion state detection means over time, the variation in the combustion state, etc. If the deviation of the combustion state detection value becomes large, there is a concern that the misfire cycle may be erroneously determined as a normal combustion cycle.
[0017]
Therefore, the claim 8 As described above, the misfire determination value [Vth] may be calculated by the misfire determination value calculation means based on the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means. In this way, even if the distribution characteristic of the combustion state detection value is deviated due to changes over time in the combustion state detection means or variations in the combustion state, the misfire determination value [Vth] can be set in consideration of the deviation. It is possible to accurately determine the misfire cycle and the normal combustion cycle without being greatly affected by the deviation of the combustion state detection value due to the aging of the combustion state detection means or the variation in the combustion state, and reliable over a long period of time. It is possible to make a misfire determination with high characteristics.
[0018]
In this case, the claim 9 As described above, the distribution characteristic pattern of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means is separated into a normal combustion cycle distribution pattern and a misfire cycle distribution pattern (see FIG. 20), and the misfire cycle distribution pattern. The misfire determination value [Vth] may be calculated based on the above. In this way, an appropriate misfire determination value [Vth] can be set according to the actual misfire cycle distribution pattern, and the misfire cycle can be detected with high accuracy.
[0019]
The specific method for setting the misfire determination value [Vth] is as follows. 10 As described above, the maximum combustion state detection value among the combustion state detection values belonging to the distribution pattern of the misfire cycle or a value slightly larger than that may be used as the misfire determination value [Vth]. Thereby, it is possible to discriminate all the combustion state detection values when the misfire actually occurs as a misfire cycle, and to prevent the normal combustion cycle and the noise component from being erroneously determined as the misfire cycle.
[0020]
By the way, depending on the operating state of the internal combustion engine, the combustion state detection value may vary. In particular, during unstable combustion, the variation in the combustion state detection value tends to increase, but when the variation in the combustion state detection value increases. The width (spread) of both distribution patterns of the normal combustion cycle and the misfire cycle increases, and the interval between the two distribution patterns approaches each other. As a result, if the interval between the two distribution patterns becomes too narrow, or if both the distribution patterns overlap as shown in FIG. 22, it becomes difficult to accurately determine the normal combustion cycle and the misfire cycle.
[0021]
Therefore, the claim 11 As described above, whether to permit or prohibit the calculation of the misfire determination value [Vth] based on the operating state of the internal combustion engine and / or the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation unit. You may make it determine by. In this way, the misfire determination value [Vth] is calculated only when the variation in the combustion state detection value is small, and it is not necessary to calculate the misfire determination value [Vth] when the variation in the combustion state detection value is large. Further, it is possible to prevent a decrease in misfire determination accuracy due to variations in the detected combustion state value.
[0022]
Specifically, the claims 12 As described above, the calculation of the misfire determination value [Vth] may be permitted when the degree of separation between the distribution pattern of the normal combustion cycle and the distribution pattern of the misfire cycle is equal to or greater than a predetermined value. In this way, the misfire determination value [Vth] can be calculated only when both distribution patterns of the normal combustion cycle and the misfire cycle are clearly separated, and the misfire determination value [Vth] with high accuracy is obtained. be able to.
[0023]
In this case, the claim 13 As described above, the degree of separation between the distribution pattern of the normal combustion cycle and the distribution pattern of the misfire cycle may be determined based on the width of the noise region between the two distribution patterns and the height of the two distribution patterns. In this way, it is possible to accurately determine the degree of separation between the two distribution patterns.
[0024]
Claims 14 As described above, the storage unit stores a plurality of misfire determination values [Vth] including the latest misfire determination value [Vth] calculated by the misfire determination value calculation unit, and evaluates the operating state and / or distribution characteristics of the internal combustion engine. The misfire determination value [Vth] to be used this time may be selected from the plurality of misfire determination values [Vth] based on the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the means by the misfire determination value selection means. In this way, the optimum misfire determination value [Vth] can be selected from a plurality of misfire determination values [Vth] according to variations in the combustion state detection values, etc. This makes it possible to make a reliable misfire determination that is not easily affected by the above.
[0025]
In this case, the claim 15 As described above, when the drift value of the output of the combustion state detection means is smaller than a predetermined value, an initial set value may be selected from the plurality of misfire determination values [Vth]. For example, when detecting an ionic current using a spark plug as a combustion state detection means, if the smoldering of the spark plug occurs, the drift value of the ionic current detection value, which is the combustion state detection value, increases. When it does not occur, the drift value of the detected ion current value tends to be small. As shown in FIG. 20A, when the smolder is not generated, the misfire cycle distribution pattern falls below the initial setting value of the misfire determination, so the drift value of the output of the combustion state detecting means (for example, the degree of smoldering) If the initial setting value is selected from a plurality of misfire determination values [Vth] when the value is smaller than the predetermined value, the misfire cycle can be accurately detected when no smoldering occurs. In addition, an appropriate misfire determination value [Vth] can be selected when smoldering occurs, and misfire determination can be appropriately performed even when smoldering occurs.
[0026]
At this time, the claim 16 As described above, the latest misfire determination value [Vth] calculated by the misfire determination value calculation means may be selected when the drift value of the output of the combustion state detection means is a predetermined value or more. In this way, when smoldering occurs, the latest misfire determination value [Vth] corresponding to the degree of smoldering can be selected, and accurate misfire determination can be performed even when smoldering occurs.
[0027]
Claims mentioned above 8 ~ 16 In the invention according to the present invention, the misfire determination value calculation means for calculating the misfire determination value [Vth] based on the distribution characteristic of the combustion state detection value is provided, but a plurality of misfires is provided in advance without providing the misfire determination value calculation means. A judgment value [Vth] is prepared and claimed. 17 As shown in FIG. 5, the misfire determination value used this time among the plurality of misfire determination values [Vth] based on the operating state of the internal combustion engine and / or the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means. Vth] may be selected by misfire determination value selection means. Even in this case, an optimal misfire determination value [Vth] can be selected from a plurality of misfire determination values [Vth] in accordance with variations in the combustion state detection values, etc. This makes it possible to make a reliable misfire determination with less influence.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<< Embodiment (1) >>
Hereinafter, an embodiment (1) of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the circuit configuration of the ignition control system will be described with reference to FIG. One end of the primary coil 22 of the ignition coil 21 is connected to the battery 23, and the other end of the primary coil 22 is connected to the collector of the power transistor 25 built in the igniter 24. One end of the secondary coil 26 is connected to a spark plug 27, and the other end of the secondary coil 26 is connected to the ground via two Zener diodes 28 and 29.
[0029]
The two Zener diodes 28 and 29 are connected in series in opposite directions, a capacitor 30 is connected in parallel to one Zener diode 28, and an ion current detection resistor 31 is connected in parallel to the other Zener diode 29. A potential Vin between the capacitor 30 and the ionic current detection resistor 31 is input to the inverting input terminal (−) of the inverting amplifier circuit 33 via the resistor 32 and is inverted and amplified. The output voltage V of the inverting amplifier circuit 33 is ionized. The current detection signal is input to the engine control circuit 34. The ion current detection circuit 35 includes Zener diodes 28 and 29, a capacitor 30, an ion current detection resistor 31, an inverting amplification circuit 33, and the like, and serves as a combustion state detection unit that detects a combustion state by an ion current detection signal. .
[0030]
During engine operation, the power transistor 25 is turned on / off at the rise / fall of the ignition command signal transmitted from the engine control circuit 34 to the igniter 24. When the power transistor 25 is turned on, a primary current flows from the battery 23 to the primary coil 22. After that, when the power transistor 25 is turned off, the primary current of the primary coil 22 is cut off and a high voltage is electromagnetically induced in the secondary coil 26. This high voltage causes spark discharge between the electrodes 36 and 37 of the spark plug 27. This spark discharge current flows from the ground electrode 37 of the spark plug 27 to the center electrode 36, is charged to the capacitor 30 via the secondary coil 26, and flows to the ground side via the Zener diodes 28 and 29. After the capacitor 30 is charged, the ion current detection circuit 35 is driven using the charging voltage of the capacitor 30 regulated by the Zener voltage of the Zener diode 28 as a power source, and the ion current is detected as described later.
[0031]
On the other hand, the ion current flows in the opposite direction to the spark discharge current. In other words, after ignition is finished, a voltage is applied between the electrodes 36 and 37 of the spark plug 27 by the charging voltage of the capacitor 30, so that ions generated when the air-fuel mixture burns in the cylinder are connected between the electrodes 36 and 37. Although an ionic current flows, the ionic current flows from the center electrode 36 to the ground electrode 37, and further flows from the ground side through the ion current detection resistor 31 to the capacitor 30. At this time, the input potential Vin of the inverting amplifier circuit 33 changes according to the change of the ionic current flowing through the ion current detection resistor 31, and a voltage corresponding to the ionic current is output from the output terminal of the inverting amplifier circuit 33 to the engine control circuit 34. Is done.
[0032]
The engine control circuit 34 includes a noise mask 38, a peak hold circuit 39, an A / D converter 40, and a microcomputer 41. The output voltage of the ion current detection circuit 35 is input to the peak hold circuit 39 after the noise component is removed by the noise mask 38. The peak hold circuit 39 detects the peak value (ion current peak value) Pi of the output voltage of the noise mask 38 and holds it (see FIG. 2). The output of the peak hold circuit 39 is read into the microcomputer 41 via the A / D converter 40.
[0033]
The ROM (storage medium) of the microcomputer 41 stores various engine control routines for performing fuel injection control and ignition timing control, as well as misfire determination routines shown in FIGS. 5 and 6 to be described later. ing. By executing this misfire determination routine by the microcomputer 41, it is determined whether or not misfire has occurred, and when it is finally determined that misfire has occurred, a warning lamp 42 is lit (or blinked) to warn the driver.
[0034]
Next, the misfire determination method of the present embodiment (1) will be described. In the present embodiment (1), the ion current peak value [Pi] peak-held by the peak hold circuit 39 of the ion current detection circuit 35 is used as the combustion state detection value, and as shown in FIG. The statistically processed value of the lognormal distribution of [Pi] is used as the distribution characteristic value of the combustion state detection value. Since the distribution characteristic of the ionic current peak value [Pi] during normal combustion has an exponential function characteristic, when the logarithmic normal distribution of this ionic current peak value [Pi] is statistically processed to determine the cumulative frequency, during normal combustion, As shown in (1) of FIGS. 3 and 4, the cumulative frequency has a linear distribution. Then, in order to evaluate the logarithmic normal distribution characteristic of the ion current peak value [Pi], a frequency 50% point [v50] and a standard deviation value [σ] are calculated.
[0035]
On the other hand, as shown in (2) and (3) of FIG. 4, when misfiring occurs, there are two peaks in the distribution of the detected ion current peak value [Pi], and combustion ions (ion current peak value due to combustion [ In addition to the distribution peak of Pi]), a distribution peak of ion current peak value [Pi] due to misfire occurs. Usually, the peak of the distribution of combustion ions occurs in a region that is equal to or greater than the misfire determination value [Vth], and the peak of the misfire distribution occurs in a region that is equal to or less than the misfire determination value [Vth]. As a result, when misfire occurs, the cumulative frequency of the ion current peak value [Pi] does not have a linear distribution, and the cumulative frequency of the region below the misfire determination value [Vth] increases. Generally, the misfire determination value [Vth] is set to a value near or slightly larger than the maximum value of the ion current peak value [Pi] at the time of misfire occurrence.
[0036]
As shown in (2) of FIG. 4, when the distribution of combustion ions is completely separated from the distribution of misfires, the cumulative frequency of misfires can be accurately calculated without being affected by the combustion ions. As shown in (3) in FIG. 4, combustion ions generally decrease due to deposits on the spark plug 27, high-temperature and high-humidity environment, and the peak of the distribution of combustion ions approaches the misfire determination value [Vth]. Then, a part of the peak of the distribution of combustion ions overlaps the peak of the misfire distribution, and the cumulative frequency in the region below the misfire determination value [Vth] is larger than the actual cumulative misfire frequency.
[0037]
Therefore, as shown in (3) in FIG. 4, the actual frequency [a (%)] at which the actual ion current peak value [Pi] is equal to or lower than the misfire determination value [Vth] is calculated, and the frequency 50% point [ v50] and standard deviation value [σ] are used to predict a linear distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] during normal combustion, and the linear distribution of the ion current peak value [Pi] is the misfire determination value. The predicted frequency [A (%)] that is equal to or less than [Vth] is calculated. The predicted frequency [A (%)] corresponds to the cumulative frequency of combustion ions that is equal to or less than the misfire determination value [Vth]. Then, the difference [Δ (%)] between the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)] is obtained.
Δ (%) = a (%) − A (%)
[0038]
This difference [Δ (%)] corresponds to the cumulative frequency of misfires only by removing the cumulative frequency of combustion ions, which is an error, from the actual frequency [a (%)] that is equal to or less than the misfire determination value [Vth]. As shown in (2) of FIG. 4, when the distribution of combustion ions is completely separated from the misfire distribution, the predicted frequency [A (%)] is 0 (%), so Δ (%) = A (%).
[0039]
As indicated by (2) in FIG. 4, when the combustion ions are large and the distribution of the combustion ions is completely separated from the misfire distribution, there is no false detection of misfire, so the peak of the ion current detection circuit 35 is detected. In general, the ionic current peak value [Pi] detected by the hold circuit 39 is saturated (saturated). In the region where the ionic current peak value [Pi] saturates, the standard deviation value [σ] is 0. Therefore, when the 50% frequency [v50] of the ionic current peak value [Pi] is equal to or higher than the saturating point PM, The misfire determination based on the difference [Δ (%)] is prohibited, and the misfire determination is performed based on the actual frequency [a (%)] at which the actual ion current peak value [Pi] is equal to or less than the misfire determination value [Vth].
[0040]
The misfire determination described above is executed by a misfire determination routine shown in FIGS. This misfire determination routine is executed for each combustion cycle. First, in step 101, the ion current peak value [Pi] output from the peak hold circuit 39 of the ion current detection circuit 35 is read as a combustion state detection value. At 102, it is determined whether calculation of the distribution of the ionic current peak value [Pi] is permitted. If calculation of the distribution of the ionic current peak value [Pi] is prohibited, such as when the fuel is cut, the process proceeds to step 104 to initialize the Pi table for storing the data of the ionic current peak value [Pi] up to the previous time. To end this routine.
[0041]
On the other hand, if the calculation of the distribution of the ion current peak value [Pi] is permitted, the process proceeds to step 103, and the data of the current ion current peak value [Pi] is stored in the Pi table.
[0042]
Thereafter, the process proceeds to step 105, where it is determined whether or not the number of data of the ionic current peak value [Pi] accumulated in the Pi table is equal to or greater than a predetermined number (for example, 1000). For example, this routine is terminated without performing the subsequent processing. Then, when the number of data of the ion current peak value [Pi] accumulated in the Pi table becomes equal to or larger than the predetermined number, the process proceeds to step 106 and the frequency 50% point [v50 in the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] is reached. ] And the standard deviation value [σ], and in the next step 107, the distribution characteristics of the ion current peak value [Pi] during normal combustion from these 50% frequency [v50] and standard deviation value [σ]. Is calculated to calculate the predicted frequency [A (%)] that the ion current peak value [Pi] is equal to or less than the misfire determination value [Vth], and the actual ion current peak value [Pi] is calculated to be the misfire determination value [Vth]. ] The following actual frequency [a (%)] is calculated, and the difference between this actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)] [Δ (%) = a (%) − A ( %)]. The processing of these steps 106 and 107 serves as distribution characteristic evaluation means in the scope of claims.
[0043]
Thereafter, the process proceeds to step 108 in FIG. 6 to determine whether or not the misfire detection condition is satisfied, for example, based on whether or not the cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, and if the misfire detection condition is not satisfied, This routine is terminated without performing any processing.
[0044]
On the other hand, if the misfire detection condition is satisfied, the routine proceeds to step 109, where it is determined whether the misfire determination execution condition based on the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] is satisfied. Here, as the misfire determination execution condition based on the distribution characteristic of the ionic current peak value [Pi], for example, (1) The frequency 50% point [v50] is smaller than the saturating point PM as indicated by (3) in FIG. (2) It is during idling, and if either of these two conditions (1) and (2) is satisfied, the misfire determination is based on the distribution characteristics of the ion current peak value [Pi]. If the execution condition is satisfied and both of the two conditions (1) and (2) are not satisfied, the misfire determination execution condition based on the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] is not satisfied. During the idling operation, the ion current peak value [Pi] is relatively small, and therefore misfire determination based on the distribution characteristics is performed to perform accurate misfire determination.
[0045]
If it is determined in step 109 that the misfire determination execution condition based on the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] is satisfied, the process proceeds to step 110 and the actual frequency [a (%) calculated in step 107 is determined. ] And the difference [Δ (%)] between the predicted frequency [A (%)] and the first misfire determination value [C1]. The first misfire determination value [C1] is set to the minimum misfire frequency (for example, 3%) that may cause the emission deterioration. If the difference [Δ (%)] is larger than the first misfire determination value [C1], it is determined that misfire has occurred, and the process proceeds to step 111, where the misfire determination flag MFT is set to “1”, which means that misfire has occurred. set.
[0046]
On the other hand, if the difference [Δ (%)] is equal to or less than the first misfire determination value [C1], it is determined that there is no misfire (normal combustion), and the routine proceeds to step 112, where the misfire determination flag MFT is set to indicate no misfire. Set to "0" which means. The processing of these steps 110 to 112 serves as misfire determination means in the claims.
[0047]
Thereafter, the process proceeds to step 116, where it is determined whether or not the difference [Δ (%)] is larger than the third misfire determination value [C3]. The third misfire determination value [C3] is set to the minimum misfire frequency (for example, 25%) that may cause catalyst melting. If the difference [Δ (%)] is larger than the third misfire determination value [C3], the routine proceeds to step 117, where the fuel cut flag MFC is set to “1” and the fuel cut is executed. On the other hand, if the difference [Δ (%)] is equal to or smaller than the third misfire determination value [C3], the process proceeds to step 118, the fuel cut flag MFC is set to “0”, and the fuel cut is not executed.
[0048]
On the other hand, if it is determined in step 109 that the misfire determination execution condition based on the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] is not satisfied, the process proceeds to step 113 and the actual frequency [a (%)] is set to the second value. Compared with the misfire judgment value [C2]. The second misfire determination value [C2] is set to a value that is substantially the same as or slightly smaller than the first misfire determination value [C1]. If the actual frequency [a (%)] is larger than the second misfire determination value [C2], it is determined that a misfire has occurred, and the routine proceeds to step 114 where the misfire determination flag MFT is set to "1". On the other hand, if the actual frequency [a (%)] is less than or equal to the second misfire determination value [C2], it is determined that there is no misfire, and the process proceeds to step 115 where the misfire determination flag MFT is set to “0”. .
[0049]
Thereafter, the process proceeds to step 119, where the actual frequency [a (%)] is compared with the third misfire determination value [C3], and the actual frequency [a (%)] is greater than the third misfire determination value [C3]. If it is larger, the routine proceeds to step 120 where the fuel cut flag MFC is set to “1” and the fuel cut is executed. On the other hand, if the actual frequency [a (%)] is equal to or less than the third misfire determination value [C3], the process proceeds to step 121, the fuel cut flag MFC is set to “0”, and the fuel cut is not executed.
[0050]
According to the embodiment (1) described above, the distribution characteristics of the ionic current peak value [Pi] during normal combustion are predicted, and the ionic current peak value [Pi] is predicted to be equal to or less than the misfire determination value [Vth]. The frequency [A (%)] is calculated, and the actual frequency [a (%)] at which the actual ion current peak value [Pi] is equal to or less than the misfire determination value [Vth] is calculated. )] And the predicted frequency [A (%)] [Δ (%) = a (%) − A (%)] is calculated. This difference [Δ (%)] corresponds to the actual misfire frequency obtained by removing the accumulated frequency of combustion ions, which is an error, from the actual frequency [a (%)] that is equal to or less than the misfire determination value [Vth]. In the region where the actual frequency [a (%)] is larger than the actual misfire frequency (the region where the misfire determination execution condition based on the distribution characteristics is satisfied), the difference [Δ (%)] is the first misfire determination value [ It is determined whether or not a misfire that may cause a deterioration in emission occurs depending on whether or not it is greater than C1]. As a result, as shown in (3) in FIG. 4, the cumulative number of combustion ions that are errors in the actual frequency [a (%)] at which the actual ion current peak value [Pi] is equal to or less than the misfire determination value [Vth]. Even in a region including the frequency, misfire determination can be performed based on the difference [Δ (%)] that is the actual misfire frequency after removing the error, and misfire can be detected with high accuracy.
[0051]
In this embodiment (1), as shown in (2) of FIG. 4, the actual frequency [a (%)] is substantially the same as the actual misfire frequency (difference [Δ (%)]) ( In the region where the misfire determination execution condition based on the distribution characteristics is not established, the misfire determination is performed by comparing the actual frequency [a (%)] with the second misfire determination value [C2]. The presence or absence of misfire may be determined based on whether or not the value [Pi] is equal to or less than the misfire determination value [Vth].
[0052]
Further, the misfire occurrence rate (misfire frequency) may be calculated based on the difference [Δ (%)] between the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)].
[0053]
<< Embodiment (2) >>
In the embodiment (1), the misfire determination method is switched depending on whether the frequency 50% point [v50] is smaller than the saturating point PM (whether the misfire determination execution condition based on the distribution characteristics is satisfied). However, in the embodiment (2) of the present invention, as shown in the misfire determination method switching map of FIG. 7, the three regions I and II are set according to the frequency 50% point [v50] and the standard deviation value [σ]. , III, and different misfire judgment methods are used in each region I, II, III.
[0054]
In the misfire determination method switching map of FIG. 7, the region I is a region where the frequency 50% point [v50] is larger than the saturating point PM regardless of the standard deviation value [σ]. In the region II, the frequency 50% point [v50] is a range from a point PL (see FIG. 4) slightly larger than the misfire determination value [Vth] to the saturating point PM, and the standard deviation value [σ] is predetermined. This is a region where stable distribution characteristics that are below the range can be obtained. On the other hand, the region III is a region excluding the two regions I and II. Therefore, the area below the point PL is all the area III regardless of the standard deviation value [σ], and the standard deviation value [σ] is within a predetermined range in the range of PL <50% point [v50] <PM. The following region is the region II, and the region above the predetermined range is the region III.
[0055]
In this case, in region I, the presence or absence of misfire is determined by whether or not the ion current peak value [Pi] is equal to or less than the misfire determination value [Vth]. In the area II, whether or not the difference [Δ (%)] between the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)] is larger than the first misfire determination value [C1], Determine if there is a misfire that may cause a reduction in emissions. As the misfire frequency increases, the frequency 50% point [v50] becomes smaller and the standard deviation value [σ] becomes larger. Therefore, in region III, it is determined that complete misfire has occurred, and a (%) = 100% is set. To do. This region III includes a region on the way to complete misfire, but it is determined early that complete misfire has occurred in order to prevent catalyst melting.
[0056]
In this embodiment (2), after executing the processing of steps 101 to 107 of the misfire determination routine of FIG. 5, the process proceeds to step 130 of FIG. 8 to determine whether or not the misfire detection condition is satisfied, for example, the cooling water temperature. If the misfire detection condition is not satisfied, this routine is terminated without performing the subsequent processing.
[0057]
On the other hand, if the misfire detection condition is satisfied, the routine proceeds to step 131, where the misfire determination method switching in FIG. 7 is switched based on the frequency 50% point [v50] of the ion current peak value [Pi] and the standard deviation value [σ]. It is determined which of the three areas I, II, and III divided by the map belongs.
[0058]
As a result, if it is determined as the region I, the process proceeds to step 132, where the ion current peak value [Pi] is compared with the misfire determination value [Vth], and the ion current peak value [Pi] is greater than the misfire determination value [Vth]. If it is smaller, it is determined that misfire has occurred, and the routine proceeds to step 133, where the misfire determination flag MFT is set to "1". On the other hand, if the ion current peak value [Pi] is equal to or greater than the misfire determination value [Vth], it is determined that there is no misfire, and the routine proceeds to step 134 where the misfire determination flag MFT is set to “0”.
[0059]
Thereafter, the process proceeds to step 135 where the actual frequency [a (%)] calculated in step 107 of FIG. 5 is compared with the third misfire determination value [C3], and the actual frequency [a (%)] is the third. If it is greater than the misfire determination value [C3], the routine proceeds to step 136, where the fuel cut flag MFC is set to "1" and fuel cut is executed. On the other hand, if the actual frequency [a (%)] is equal to or less than the third misfire determination value [C3], the process proceeds to step 137, the fuel cut flag MFC is set to “0”, and the fuel cut is not executed.
[0060]
On the other hand, if it is determined in step 131 that the region is II, the process proceeds to step 138, and the difference between the actual frequency [a (%)] calculated in step 107 of FIG. 5 and the predicted frequency [A (%)] [ Δ (%)] is compared with the first misfire determination value [C1], and if the difference [Δ (%)] is larger than the first misfire determination value [C1], it is determined that misfire has occurred, and step 139 is performed. Then, the misfire determination flag MFT is set to “1”. On the other hand, if the difference [Δ (%)] is equal to or smaller than the first misfire determination value [C1], it is determined that there is no misfire, and the routine proceeds to step 140 where the misfire determination flag MFT is set to “0”.
[0061]
Thereafter, the process proceeds to step 141, where the difference [Δ (%)] is compared with the third misfire determination value [C3], and if the difference [Δ (%)] is larger than the third misfire determination value [C3]. In step 142, the fuel cut flag MFC is set to "1" to execute fuel cut. On the other hand, if the difference [Δ (%)] is equal to or smaller than the third misfire determination value [C3], the process proceeds to step 143, the fuel cut flag MFC is set to “0”, and the fuel cut is not executed.
[0062]
If it is determined in step 131 that the region is III, it is determined that complete misfire has occurred, the process proceeds to step 144, the misfire determination flag MFT is set to “1”, and the actual frequency [a (% )] Is set to 100%. Further, in the next step 146, the fuel cut flag MFC is set to “1” and the fuel cut is executed.
[0063]
In this embodiment (2) described above, the misfire determination method is switched in consideration of both the 50% frequency [v50] and the standard deviation value [σ] of the ion current peak value [Pi]. Misfire can be determined by an optimal misfire determination method that matches the distribution characteristics of the ionic current peak value [Pi] at the time, and the misfire determination accuracy can be further improved.
[0064]
In the present embodiment (2), in the case of the region I, the presence or absence of misfire is determined based on whether or not the ion current peak value [Pi] is smaller than the misfire determination value [Vth]. The presence or absence of misfire may be determined based on whether or not the actual frequency [a (%)] calculated in 107 is smaller than the second misfire determination value [C2].
[0065]
<< Embodiment (3) >>
By the way, when carbon adheres to the ignition part insulator of the spark plug 27 and the insulation resistance value between the electrodes 36 and 37 of the spark plug 27 decreases, a phenomenon called “smolder” in which a leakage current flows between the electrodes 36 and 37 occurs. appear. When this smoldering occurs, the smoldering leakage current component is superimposed on the output of the ionic current detection circuit 35 as shown in FIG. 9, so that the output of the ionic current detection circuit 35 is equivalent to the drift value [c0] due to the smoldering leakage current component. Shift. If this drift value [c0] becomes large, the ion current peak value [Pi] may become larger than the misfire determination value [Vth] even when misfire occurs, and the misfire detection accuracy decreases.
[0066]
Therefore, in the present embodiment (3), the output of the ion current detection circuit 35 is read as the drift value [c0] (zero point error) during the intake stroke (or during the compression stroke), and drifted from the ion current peak value [Pi]. The corrected ion current peak value [Pic] obtained by subtracting the value [c0] is used as the combustion state detection value. These functions correspond to the drift value detection means and output correction means in the claims.
[0067]
FIG. 10 shows the relationship between the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] and the corrected ion current peak value [Pic] and the distribution characteristic of the drift value [c0]. As shown in (1) and (2) in FIG. 10, if the smoldering state is stable in both normal combustion and misfire occurrence, the fluctuation range of the drift value [c0] is small. When the corrected ion current peak value [Pic] is obtained by subtracting the drift value [c0] from the current peak value [Pi], the corrected ion current peak value [Pic] is a net without drift due to smolder (zero point error). The ion current peak value is obtained, and misfire can be detected with high accuracy from the corrected ion current peak value [Pic].
[0068]
On the other hand, when the smoldering state is unstable, as shown in (3) of FIG. 10, the fluctuation range of the drift value [c0] becomes large, and the standard deviation value [σc] or 50 of the drift value [c0] The% point [c50] also increases. In such a state, even if the corrected ion current peak value [Pic] is obtained by subtracting the drift value [c0] from the ion current peak value [Pi], the correction accuracy deteriorates and the misfire detection accuracy decreases.
[0069]
Therefore, in this embodiment (3), the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristics of the drift value [c0] are calculated, and the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value are calculated. When [σc] is not within the predetermined range shown in FIG. 11, it is determined that the smoldering state is unstable, and misfire determination is prohibited. The frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] are shown in FIG. The misfire determination is permitted only when it is within the predetermined range shown.
[0070]
The misfire determination of the present embodiment (3) described above is executed by the misfire determination routine of FIG. This misfire determination routine is executed for each combustion cycle. First, in step 201, the ion current peak value [Pi] and the drift value [c0] are read. In the next step 202, the ion current peak value [Pi] and the drift value are read. It is determined whether the calculation of the distribution of [c0] is permitted. If calculation of the distribution is prohibited, such as when the fuel is cut, the process proceeds to step 204, where the Pi table and the c0 table for storing the data of the ion current peak value [Pi] and the drift value [c0] up to the previous time are initialized. And terminates this routine.
[0071]
On the other hand, if the calculation of the distribution is permitted, the process proceeds to step 203 where the current ion current peak value [Pi] data is stored in the Pi table and the current drift value [c0] data is stored in the c0 table. To do.
[0072]
Thereafter, the process proceeds to step 205, where it is determined whether or not the number of data stored in the Pi table and the c0 table has become a predetermined number (for example, 1000) or more. This routine is terminated without performing any processing. Then, when the number of data accumulated in the Pi table and the c0 table becomes equal to or larger than the predetermined number, the process proceeds to step 206, and the corrected ion current peak value is obtained by subtracting the drift value [c0] from the ion current peak value [Pi]. [Pic] is obtained.
[0073]
In the next step 207, the frequency 50% point [v50] and the standard deviation value [σ] in the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] are calculated, and the frequency 50 in the distribution characteristic of the drift value [c0]. The percentage point [c50] and the standard deviation value [σc] are calculated. Thereafter, the process proceeds to step 208, where it is determined whether the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristic of the drift value [c0] are within the predetermined range shown in FIG. When the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] are not within the predetermined range, it is determined that the smoldering state is unstable and the correction accuracy of the ion current peak value [Pi] is deteriorated, and the subsequent processing. This routine is terminated without performing. In this case, misfire determination is prohibited. This function plays a role corresponding to the misfire determination prohibiting means in the claims.
[0074]
On the other hand, if the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristics of the drift value [c0] are within a predetermined range, it is determined that the smoldering state is stable, and the process goes to step 209. The distribution characteristic of the corrected ion current peak value [Pic] during normal combustion is predicted from the 50% frequency [v50] and the standard deviation value [σ] in the distribution characteristic of the corrected ion current peak value [Pic]. The predicted frequency [A (%)] at which the corrected ion current peak value [Pic] is equal to or lower than the misfire determination value [Vth] is calculated, and the actual corrected ion current peak value [Pic] is equal to or lower than the misfire determination value [Vth]. The actual frequency [a (%)] is calculated, and the difference between the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)] [Δ (%) = a (%) − A (%)] Is calculated.
[0075]
Thereafter, the process proceeds to step 108 of FIG.
[0076]
In the embodiment (3) described above, the output of the ion current detection circuit 35 is read as a drift value [c0] (zero point error) during the intake stroke (or during the compression stroke), and is calculated from the ion current peak value [Pi]. Since the misfire determination is performed using the corrected ion current peak value [Pic] obtained by subtracting the drift value [c0] as the combustion state detection value, the output of the ion current detection circuit 35 drifts due to the smolder leakage current. However, it is possible to correct the output of the ion current detection circuit 35 with the drift value [c0] to obtain a net ion current peak value without drift (0 point error), and to improve misfire determination accuracy. .
[0077]
Moreover, in this embodiment (3), when the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristic of the drift value [c0] are not within the predetermined ranges, the drift value [c0] Since it is determined that the distribution characteristics are unstable and the correction accuracy of the ion current peak value [Pi] is deteriorated, and misfire determination is prohibited, erroneous detection of misfire can be prevented in advance.
[0078]
In the present embodiment (1), the misfire determination is executed depending on whether both the 50% frequency [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristic of the drift value [c0] are within a predetermined range. Whether or not to perform misfire determination may be determined based on only one of the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc]. << Embodiment (4) >>
In each of the above embodiments (1) to (3), the ion current peak value detected via the spark plug 27 is used as the combustion state detection value. However, the embodiment (4) of the present invention shown in FIGS. Then, an in-cylinder pressure sensor (not shown) for detecting the in-cylinder pressure of the engine is attached to the engine, the in-cylinder pressure sensor detects the in-cylinder pressure at a plurality of timings, and based on these in-cylinder pressure detection values. Then, the indicated mean effective pressure [Pe] is calculated, and this indicated mean effective pressure [Pe] is used as the combustion state detection value.
[0079]
Here, the indicated mean effective pressure [Pe] is calculated by the following equation.
Pe = ∫ (ΔP) dV / Vo
ΔP: cylinder pressure increase due to combustion
(Pressure difference from in-cylinder pressure at the time of complete misfire shown in FIG. 13)
dV: stroke volume change amount at crank angle during in-cylinder pressure sampling
Vo: Total stroke volume equivalent to engine displacement
[0080]
In the present embodiment (4), for example, in the crank angle range from BTDC 120 ° C. to ATDC 120 ° C., the cylinder pressure is sampled by the cylinder pressure sensor, for example, every 10 ° C. A, and the cylinder pressure increase due to combustion [ΔP ] Is obtained from the pressure difference between the in-cylinder pressure in the compression stroke and the in-cylinder pressure in the expansion stroke (the in-cylinder pressure in the expansion stroke at the time of complete misfire is equal to the in-cylinder pressure in the compression stroke). For example, the cylinder pressure increase [ΔP] due to combustion at ATDC 60 ° C. is obtained by subtracting the cylinder pressure at BTDC 60 ° C. from the cylinder pressure at ATDC 60 ° C.
[0081]
Furthermore, in this embodiment (4), offset correction (0 point correction), gain correction, and hysteresis correction are performed on the in-cylinder pressure sensor output [VP] (in-cylinder pressure detection value). As shown in FIG. 14, these corrections are performed by adjusting the in-cylinder pressure sensor output [VP1, VP2] of a specific crank angle [θ1, θ2] (for example, θ1 = BTDC 60 ° C.A, θ2 = BTDC 20 ° C. A) of the compression stroke. Use.
[0082]
The offset correction is to correct a zero-point offset error (offset value) of the in-cylinder pressure sensor output [VP]. For example, the method described in SAE2000-01-0932 is used to correct the in-cylinder pressure sensor output. The offset value [c0] (see FIG. 15) is calculated by a function formula using VP1, VP2 and the polytropic index as parameters.
c0 = f (VP1, VP2, polytropic index)
[0083]
The offset correction of the in-cylinder pressure sensor output [VP] is performed by subtracting the offset value [c0] from the in-cylinder pressure sensor output [VP].
VP = VP-c0
Then, gain correction and hysteresis correction are performed using the in-cylinder pressure sensor output [VP] after offset correction.
[0084]
On the other hand, the gain correction value [HG] is obtained from the ratio between the two using the in-cylinder pressure sensor output [VP1, VP2] at a specific crank angle [θ1, θ2] of the compression stroke.
HG = VP2 / VP1
[0085]
Then, the cylinder pressure sensor output [VP] is divided by the gain correction value [HG] to correct the gain of the cylinder pressure sensor output [VP].
VP = VP / HG
[0086]
By this gain correction, the gain error for each in-cylinder pressure sensor can be canceled, and the change in the in-cylinder pressure sensor output [VP] when the load changes can be canceled at the same time. As a result, the indicated mean effective pressure obtained as the combustion state detection value from the in-cylinder pressure sensor output [VP] also has a stable distribution characteristic that is not affected by a gain error or a load change for each in-cylinder pressure sensor.
[0087]
On the other hand, as shown in FIG. 17, the hysteresis correction is to correct the hysteresis characteristic specific to the in-cylinder pressure sensor. For example, the difference in pressure detection sensitivity [HH] between when the pressure is rising and when the pressure is decreasing is calculated. Correction is made by the difference between the rise and fall of the sampling value of the internal pressure sensor output [VP]. Specifically, assuming that the previous sampling value is VP (i-1) and the current sampling value is VP (i), the hysteresis of VP (i) is corrected by the following equation when the pressure rises.
VP (i) = VP (i-1)-{VP (i-1) -VP (i)} / HH
[0088]
This hysteresis correction can correct the difference in pressure detection sensitivity [HH] when the pressure rises and falls, and accurately detect the in-cylinder pressure both when the pressure rises and when it falls Can do.
[0089]
The misfire determination of the present embodiment (4) described above is executed by the misfire determination routine of FIGS. This misfire determination routine is executed for each combustion cycle. First, in step 301, the in-cylinder pressure sensor output [VP] is read. In the next step 302, the in-cylinder pressure sensor output [VP] is used to calculate the indicated average. The effective pressure [Pe] is calculated by the following equation.
Pe = ∫ (ΔVP) dV / Vo
[0090]
Here, ΔVP is an increase amount of the in-cylinder pressure sensor output due to combustion (in-cylinder pressure increase amount), and is obtained from a difference between the in-cylinder pressure sensor output in the compression stroke and the in-cylinder pressure sensor output in the expansion stroke. For example, the cylinder pressure sensor output increase [ΔVP] due to combustion at ATDC 60 ° C. A is obtained by subtracting the cylinder pressure sensor output at BTDC 60 ° C. from the cylinder pressure sensor output at ATDC 60 ° C.
[0091]
Thereafter, the process proceeds to step 303, and the offset value [c0] (see FIG. 15) of the in-cylinder pressure sensor output is set to VP1, VP2 and the polytropic index as parameters using the method described in SAE2000-01-0932, for example. It is calculated by the function formula.
c0 = f (VP1, VP2, polytropic index)
[0092]
In the next step 304, offset correction of the in-cylinder pressure sensor output [VP] is performed using the offset value [c0].
VP = VP-c0
Thereafter, the process proceeds to step 305, and the gain correction value [HG] is calculated by the following equation using the in-cylinder pressure sensor outputs [VP1, VP2] at specific crank angles [θ1, θ2] in the compression stroke.
HG = VP2 / VP1
[0093]
In the next step 306, the gain correction value [HG] is used to correct the gain of the cylinder pressure sensor output [VP] according to the following equation.
VP = VP / HG
[0094]
Thereafter, the process proceeds to step 307, where the difference [HH] in the pressure detection sensitivity of the in-cylinder pressure sensor is obtained from the difference in the sampling value of the in-cylinder pressure sensor output [VP]. In the next step 308, the hysteresis correction of the in-cylinder pressure sensor output [VP] is performed by a predetermined function equation using the pressure detection sensitivity difference [HH] of the in-cylinder pressure sensor. The processes in steps 303 to 308 serve as correction means in the claims.
[0095]
Thereafter, the process proceeds to Step 309, and the indicated mean effective pressure [PeV] is calculated as the combustion state detection value using the in-cylinder pressure sensor output [VP] subjected to offset correction, gain correction and hysteresis correction by the following equation. .
PeV = ∫ (ΔVP) dV / Vo
[0096]
Thereafter, the process proceeds to step 310 in FIG. 19 to determine whether or not the calculation of the distribution of the combustion state detection value [PeV] and the offset value [c0] is permitted. If calculation of the distribution is prohibited, such as when the fuel is cut, the process proceeds to step 312 to initialize the PeV table and the c0 table for storing the data of the combustion state detection value [PeV] and the offset value [c0] up to the previous time. And terminates this routine.
[0097]
On the other hand, if the calculation of the distribution is permitted, the process proceeds to step 311 where the current combustion state detection value [PeV] data is stored in the PeV table and the current offset value [c0] data is stored in the c0 table. To do.
[0098]
Thereafter, the process proceeds to step 313, where it is determined whether or not the number of data accumulated in the PeV table and the c0 table is equal to or greater than a predetermined number (for example, 1000). This routine is terminated without performing any processing. When the number of data accumulated in the PeV table and the c0 table becomes equal to or greater than a predetermined number, the process proceeds to step 314, where the frequency 50% point [v50] and the standard deviation in the distribution characteristic of the combustion state detection value [PeV] are obtained. A value [σ] and a frequency 50% point [c50] and a standard deviation value [σc] in the distribution characteristic of the offset value [c0] are calculated.
[0099]
Thereafter, the process proceeds to step 315, where it is determined whether or not the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristics of the offset value [c0] are within a predetermined range. When [c50] and standard deviation value [σc] are not within a predetermined range, it is determined that the correction accuracy of the combustion state detection value [PeV] is poor, and misfire determination based on the distribution characteristic of the combustion state detection value [PeV] Is prohibited.
[0100]
In this case, the process proceeds to step 321, the indicated mean effective pressure [Pe] before correction calculated in step 302 is compared with a predetermined misfire determination value [Vth], and the indicated mean effective pressure [Pe] is determined as the misfire determination value [ If it is smaller than Vth], it is determined that misfire has occurred, and the routine proceeds to step 322, where the misfire determination flag MFT is set to "1". On the other hand, if the indicated mean effective pressure [Pe] is equal to or greater than the misfire determination value [Vth], it is determined that there is no misfire, the process proceeds to step 323, and the misfire determination flag MFT is set to “0”.
[0101]
On the other hand, if it is determined in step 315 that the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristic of the offset value [c0] are within a predetermined range, the combustion state detection value [PeV ], The process proceeds to step 316, where the combustion state detection during normal combustion is detected from the frequency 50% point [v50] and the standard deviation value [σ] in the distribution characteristic of the combustion state detection value [PeV]. Predicting the distribution characteristics of the value [PeV] and calculating the predicted frequency [A (%)] that the combustion state detection value [PeV] is equal to or less than the misfire determination value [Vth], and the actual combustion state detection value [PeV] ] Is calculated to be equal to or less than the misfire determination value [Vth], and the difference [Δ (%) = between the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)] is calculated. a (%)-A (%)] is calculated.
[0102]
Thereafter, the process proceeds to step 108 of FIG.
Also in the present embodiment (4) described above, the presence or absence of misfire can be accurately determined based on the distribution characteristic of the combustion state detection value [PeV].
[0103]
In this embodiment (4), the indicated mean effective pressure is calculated based on the in-cylinder pressure sensor output, and this indicated mean effective pressure is used as the combustion state detection value. In addition, any one of the work rate, the heat generation rate, and the work amount may be calculated as the combustion state detection value.
[0104]
Here, the indicated mean effective pressure is Pe (N / m 2 ) And the plane area of the piston top surface is S (m 2 ) When the piston stroke is L (m), the work amount from the top dead center to the bottom dead center of the expansion stroke per cylinder is calculated by the following equation.
Work = Pe x S x L
[0105]
In the case of a 4-cycle engine, since there is an expansion stroke at a rate of once per two rotations, the power is calculated by the following equation if the engine speed is N (rpm).
Figure 0004100492
[0106]
For calculating the heat generation ratio, the cylinder pressure sensor output [VP3, VP4] of a specific crank angle [θ3, θ4] (for example, θ3 = ATDC20 ° C. A, θ4 = ATDC 60 ° C. A) of the expansion stroke is used. Calculate the rate of heat generation using the formula.
Heat generation rate = VP3 / VP4
[0107]
<< Embodiment (5) >>
In the present embodiment (5), the indicated mean effective pressure [PeV] is calculated as a combustion state detection value in the same manner as in the above embodiment (4), and is further read at a predetermined crank angle during the compression stroke. The pressure sensor output is set as the reference output [VPbase], and whether or not there is misfire is determined by whether or not the value [PeV / VPbase] obtained by dividing the combustion state detection value [PeV] by the reference output VPbase is smaller than the misfire judgment value [Vth]. judge.
[0108]
For example, when it is determined in step 315 in FIG. 19 that the frequency 50% point [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristic of the offset value [c0] are not within a predetermined range, the processing in step 321 is performed. Instead, the presence / absence of misfire is determined based on whether or not the value [PeV / VPbase] obtained by dividing the combustion state detection value [PeV] by the reference output [VPbase] is smaller than the misfire determination value [Vth]. If PeV / VPbase is smaller than the misfire determination value [Vth], it is determined that misfire has occurred, the misfire determination flag MFT is set to “1”, and the indicated mean effective pressure [Pe] is the misfire determination value [Vth]. If it is above, it is determined that there is no misfire, and the misfire determination flag MFT is set to “0” (steps 322 and 323).
[0109]
The combustion state detection value [PeV] and the reference output [VPbase] may or may not be offset correction, gain correction, and hysteresis correction.
[0110]
<< Embodiment (6) >>
Means for determining misfire from the ion current peak value by any one of the methods of the embodiments (1) to (3), and means for determining misfire from the in-cylinder pressure sensor output by the method of the embodiment (4) or (5) It is good also as a structure which used together. In this case, the misfire determination means having the higher misfire determination accuracy is selected according to the engine operating state or the like, or the misfire determination is performed simultaneously, or the misfire determination is performed simultaneously by the two misfire determination means. Only when both means determine that a misfire has occurred, it may be finally determined that a misfire has occurred.
[0111]
<< Embodiment (7) >>
Incidentally, in each of the above embodiments (1) to (6), the misfire determination value [Vth] is set to a fixed value set in advance for simplification of the arithmetic processing. However, as shown in FIG. The ion current peak value [Pi] detected by the circuit 35 may be shifted depending on the presence or absence of smoldering of the spark plug 27 or variations in the combustion state. Therefore, the misfire determination value [Vth] is fixed at the initial set value [V1]. In this case, if the deviation of the ion current peak value [Pi] due to the presence or absence of smoldering of the spark plug 27 or the variation in the combustion state becomes large, there is a concern that the misfire cycle may be erroneously determined as a normal combustion cycle [FIG. )reference].
[0112]
Therefore, in the embodiment (7) of the present invention, the misfire determination routine of FIG. 23 is executed for each combustion cycle, and the misfire determination value setting routine of FIG. The misfire determination value [Vth] is set based on the distribution characteristic of the detected ion current peak value [Pi].
[0113]
Here, the misfire determination method of this embodiment (7) is demonstrated using FIGS. When setting the initial setting value [V1] of the misfire determination value [Vth], as shown in FIG. 20 (a), the distribution of the misfire cycle in the state where the smoldering of the spark plug 27 is not smolded as shown in FIG. The pattern is measured, and the maximum ion current peak value or a value slightly larger than the ion current peak value [Pi] belonging to the misfire cycle distribution pattern is set as the initial set value [V1].
[0114]
Further, a preliminary misfire determination value [V2] is set in the vicinity of an intermediate position between the misfire cycle distribution pattern and the normal combustion cycle distribution pattern by experiments or simulations in advance. As shown in FIG. 20B and FIG. 21, the temporary misfire determination value [V2] does not overlap the temporary misfire determination value [V2] even when the smoldering of the spark plug 27 occurs. Set as follows. Therefore, as shown in FIG. 20 (a), when there is no smoldering, the temporary misfire determination value [V2] is present at a position far from the misfire cycle distribution pattern.
[0115]
Next, parameters for evaluating the distribution characteristic of the ionic current peak value [Pi] will be described with reference to FIG.
NS is the height (maximum detection frequency) of the misfire cycle distribution pattern, and the ion current detected at the highest frequency [N] within the range of 0≤Pi≤V2, which is the range including the misfire cycle distribution pattern. This is the detection frequency of the peak value [PS].
[0116]
NB is the height of the distribution pattern of the normal combustion cycle (maximum detection frequency), and was detected at the highest frequency [N] within the range of V2 <Pi, which is the range including the distribution pattern of the normal combustion cycle. This is the detection frequency of the ionic current peak value [PB]. The PB and PS are expressed by being converted into divided segment values having a predetermined width in order to statistically process the distribution characteristics of the ion current peak value [Pi]. In the case of all cycle misfires (NB = 0), PB is set to the maximum division section value.
[0117]
H is a region where the detection frequency [N] is smaller than a predetermined value (for example, 1) between the maximum detection frequency positions [PS] and [PB] of both distribution patterns (that is, both the misfire cycle and the normal combustion cycle). The width of the noise area between distribution patterns), and is expressed in terms of the number of division sections.
[0118]
In addition, Po is a value slightly larger than the maximum ion current peak value among the ion current peak values [Pi] belonging to the distribution pattern of the misfire cycle, and corresponds to a new misfire determination value described later. Expressed in terms of category values. When calculating Po, the detection frequency [N within the range between the division value [PS] of the maximum detection frequency position of the misfire cycle distribution pattern and the provisional misfire determination value [V2] (PS <Pi <V2). ] Is determined as a new misfire determination value [Po] in a region (noise region) where the value is smaller than a predetermined value (for example, 1).
[0119]
In this case, the degree of separation [f] between the distribution pattern of the misfire cycle and the distribution pattern of the normal combustion cycle uses the width [H] of the noise region between both distribution patterns and the height parameter [W] of both distribution patterns. The following formula is used.
f = H × W
[0120]
Here, the height parameter [W] of both distribution patterns is a value obtained by adding the maximum detection frequencies [NS] and [NB] of both distribution patterns.
W = NS + NB
As the degree of separation [f] between the two distribution patterns is larger, it means that the two distribution patterns are more clearly separated.
[0121]
As shown in FIG. 22, during unstable combustion, both distribution patterns of the normal combustion cycle and the misfire cycle overlap each other, and the width [H] of the noise region between the two distribution patterns becomes 0, so the degree of separation [f] is also 0.
[0122]
In this embodiment (7), it is determined whether or not both distribution patterns are clearly separated based on the degree of separation [f] and the height parameter [W] of both distribution patterns, and both distribution patterns are clearly defined. When it is determined that they are separated, a new misfire determination value [Po] is calculated based on the misfire cycle distribution pattern. If it is determined that the two distribution patterns are not clearly separated, the stored value of the previous misfire determination value [Po] is maintained as it is without calculating the misfire determination value [Po].
[0123]
Then, as described in the embodiment (3), in consideration of the fact that the ion current peak value [Pi] detected by the ion current detection circuit 35 drifts due to the smoldering of the spark plug 27, the embodiment (3). If the drift value [c0] of the ion current peak value [Pi] detected by the same method as above is equal to or greater than the predetermined value [K3], the misfire determination value [Vth] is calculated based on the misfire cycle distribution pattern. On the contrary, if the drift value [c0] is smaller than the predetermined value [K3], the initial set value [V1] is used as the misfire determination value [Vth].
[0124]
The misfire determination value [Vth] described above is set by the misfire determination value setting routine of FIG. 24 that is started in step 400 of the misfire determination routine of FIG. Note that the processing of each step excluding step 400 of the misfire determination routine of FIG. 23 is the same as the processing of each step of the misfire determination routine of FIG.
[0125]
The misfire determination value setting routine of FIG. 24 activated in step 400 of the misfire determination routine of FIG. 23 serves as misfire determination value calculation means in the claims. When this routine is started, first, in step 401, the maximum detection frequency [NS] and [NB] of both distribution patterns of the normal combustion cycle and the misfire cycle are added to obtain the height parameter [W].
W = NS + NB
[0126]
Thereafter, the process proceeds to step 402, where the degree of separation [f] of both distribution patterns of the normal combustion cycle and the misfire cycle is determined, the width [H] of the noise region between both distribution patterns, and the height parameter [W] of both distribution patterns. Is calculated by the following equation.
f = H × W
[0127]
At this time, the width [H] of the noise region between the two distribution patterns is such that the detection frequency [N] between the maximum detection frequency positions [PS] and [PB] of both distribution patterns is greater than a predetermined value (for example, 1). What is necessary is just to calculate and obtain | require the width | variety of a small area | region.
[0128]
In the next step 403, whether or not the misfire determination value calculation condition is satisfied is determined by whether or not both of the following two conditions (1) and (2) are satisfied.
(1) The degree of separation [f] between the two distribution patterns is not less than a predetermined value [K1].
(F ≧ K1)
(2) The height parameter [W] of both distribution patterns is not less than the predetermined value [K2].
(H ≧ K2)
[0129]
If any one of these two conditions (1) and (2) is not satisfied, the misfire determination value calculation condition is not satisfied, and the calculation of the misfire determination value [Po] in step 404 is not performed. Proceed to step 405.
[0130]
On the other hand, if both of the above two conditions (1) and (2) are satisfied, the misfire determination value calculation condition is satisfied, and the process proceeds to step 404, where a new misfire determination value [ Po] is calculated, and the stored value of the misfire determination value [Po] stored in the memory (storage means) of the microcomputer 41 is updated. The new misfire determination value [Po] corresponds to a value slightly larger than the maximum corrected ion current peak value among the corrected ion current peak values [Pic] belonging to the distribution pattern of the misfire cycle, and is calculated. In this case, the detection frequency [N] is within a range (PS <Pic <V2) between the division value [PS] of the peak position of the distribution pattern of the misfire cycle and the provisional misfire determination value [V2] (for example, the detection frequency [N]). What is necessary is just to obtain | require the minimum correction | amendment ion current peak value in the area | region (noise area | region) smaller than 1) as new misfire determination value [Po]. The corrected ion current peak value [Pic] is obtained in step 206 by subtracting the drift value [c0] from the ion current peak value [Pi]. The processing in step 403 serves as permission / prohibition determination means in the claims.
[0131]
After calculating a new misfire determination value [Po] as described above, the routine proceeds to step 405, where it is determined whether or not the drift value [c0] of the ionic current peak value [Pi] is greater than or equal to a predetermined value [K3]. If the drift value [c0] is equal to or greater than the predetermined value [K3], the process proceeds to step 406 and the new misfire determination value [Po] calculated in step 404 is selected as the misfire determination value [Vth] to be used this time. To do. If step 404 is skipped (if the misfire determination value [Po] has not been calculated), the stored value of the misfire determination value [Po] calculated in step 404 when this routine was started in the past. Should be used.
[0132]
On the other hand, if the drift value [c0] of the ion current peak value [Pi] is smaller than the predetermined value [K3], the process proceeds to step 407, and the initial set value [V1] is selected as the misfire determination value [Vth] to be used this time. . The processes in steps 405 to 407 serve as misfire determination value selection means in the claims.
[0133]
After setting the misfire determination value [Vth] as described above, the process proceeds to step 209 in FIG. 23, and the frequency 50% point [v50] and the standard deviation value [σ] in the distribution characteristic of the corrected ion current peak value [Pic] are obtained. ], The distribution characteristic of the corrected ion current peak value [Pic] during normal combustion is predicted, and the predicted frequency [A (%)] at which the corrected ion current peak value [Pic] is equal to or lower than the misfire determination value [Vth] is calculated. In addition to the calculation, an actual frequency [a (%)] at which the actual corrected ion current peak value [Pic] is equal to or less than the misfire determination value [Vth] is calculated, and the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A [Δ (%) = a (%) − A (%)] is calculated.
[0134]
Thereafter, the process proceeds to step 108 of FIG.
[0135]
According to the present embodiment (7) described above, the misfire determination value [Vth] is set based on the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi]. Even if the distribution characteristic of the ionic current peak value [Pi] is deviated due to variations in the current, misfire determination value [Vth] can be set in consideration of the deviation, and the presence or absence of smoldering in the spark plug 27 and the combustion state The misfire cycle and the normal combustion cycle can be accurately discriminated without being greatly affected by the deviation of the ion current peak value [Pi] due to variations or the like, and a highly reliable misfire judgment can be performed over a long period of time. .
[0136]
Moreover, in the present embodiment (7), a new misfire determination value [based on the separation degree [f] and the height parameter [W] of both distribution patterns, which are parameters representing the distribution characteristics of the ion current peak value [Pi]. Since it is determined whether to permit or prohibit the calculation of Po], only when there is little variation in the ionic current peak value [Pi] (that is, both distribution patterns of normal combustion cycle and misfire cycle are clearly separated) Only when the misfire determination value [Vth] is calculated and the ionic current peak value [Pi] varies widely, the misfire determination value [Vth] need not be calculated, and the ion current peak value [Pi] A decrease in misfire determination accuracy due to variations can be prevented.
[0137]
Furthermore, in this embodiment (7), the ion current is used as the misfire determination value [Vth] used this time depending on whether or not the drift value [c0] of the ion current peak value [Pi] is equal to or greater than a predetermined value [K3]. Since it is determined whether the new misfire determination value [Po] calculated based on the distribution characteristic of the peak value [Pi] or the initial setting value [V1] is selected, depending on the presence or absence of smoldering. An optimal misfire determination value [Vth] can be set, and a highly reliable misfire determination independent of the presence or absence of smoldering can be performed.
[0138]
When a new misfire determination value [Po] is calculated based on the distribution characteristic of the ionic current peak value [Pi], a new misfire determination value [Po] is calculated for each engine operating condition or smoldering degree (for each drift value). ] May be calculated and stored in the memory, and an appropriate misfire determination value [Po] may be selected from the stored values in the memory in accordance with the engine operating condition or the smoldering degree.
[0139]
Further, the distribution pattern of the ion current peak value [Pi] measured in the fuel cut region during deceleration is regarded as the distribution pattern of the misfire cycle, and a new misfire determination value [Po] is calculated based on the distribution pattern of the misfire cycle. The misfire determination value [Po] stored in the memory may be read out and used after the fuel cut is restored.
[0140]
In the present embodiment (7), a new misfire determination value [Po] is obtained based on the distribution characteristic of the corrected ion current peak value [Pic] obtained by subtracting the drift value [c0] from the ion current peak value [Pi]. However, the misfire determination is performed by calculating a new misfire determination value [Po] based on the distribution characteristics of the ion current peak value [Pi] without subtracting the drift value [c0]. May be performed.
[0141]
In the present embodiment (7), the ion current peak value [Pi] detected using the spark plug 27 is used as the combustion state detection value. However, other misfire detection sensors such as an in-cylinder pressure sensor are used. Thus, the misfire determination may be performed by calculating a new misfire determination value [Po] based on the distribution characteristic of the output of the misfire detection sensor.
[0142]
In this embodiment (7), it is determined whether to allow or prohibit the calculation of a new misfire determination value [Po] based on the distribution characteristics of the ion current peak value [Pi]. You may make it determine whether calculation of new misfire determination value [Po] is permitted or prohibited based on a state. For example, in an engine operating state in which the ion current output is stable, it is determined that both distribution patterns of the normal combustion cycle and the misfire cycle are clearly separated, and calculation of a new misfire determination value [Po] is permitted. The calculation of a new misfire determination value [Po] may be prohibited when the engine current is in an unstable ion current output.
[0143]
In the present embodiment (7), the maximum detection frequencies [NS] and [NB] of both distribution patterns of the normal combustion cycle and the misfire cycle are obtained, but the center of gravity position for each predetermined output distribution band is obtained. For example, the method for determining the distribution pattern may be changed as appropriate.
[0144]
In the present embodiment (7), the misfire determination value [Po] calculated based on the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] and the initial set value [V1] are used as the drift value of the ion current peak value [Pi]. Although the selection is made according to [c0], the misfire determination value [Po] and the initial set value [V1] may be selected according to the engine operating state.
[0145]
Alternatively, the function of calculating a new misfire determination value [Po] based on the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] is omitted, and the engine operation state and / or the ion current peak value is previously determined by experiment or simulation. A plurality of misfire determination values [Vth] are prepared for each distribution characteristic of [Pi] and stored in a memory, and the plurality of misfires are determined according to the engine operating state and / or the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi]. The misfire determination value [Vth] used this time may be selected from the determination value [Vth]. Even in this case, the optimum misfire determination value [Vth] can be selected from a plurality of misfire determination values [Vth] according to the presence or absence of smoldering of the spark plug 27, variation in the combustion state, and the like. A highly reliable misfire determination with little influence such as the presence or absence of smoldering of the plug 27 and variations in the combustion state can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an ignition control system and an ion current detection circuit in an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 2 is a time chart showing signal waveforms at various parts in the embodiment (1).
FIG. 3 is a graph for explaining the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] during normal combustion according to the embodiment (1).
FIG. 4 is a diagram for explaining a change in distribution characteristics of an ion current peak value [Pi] when normal combustion and misfire occur in the embodiment (1).
FIG. 5 is a flowchart showing a process flow of the first half of the misfire determination routine of the embodiment (1).
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in the latter half of the misfire determination routine of the embodiment (1).
FIG. 7 is a diagram conceptually showing a misfire determination method switching map used in the embodiment (2).
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of processing in the latter half of the misfire determination routine of the embodiment (2).
FIG. 9 is a time chart showing signal waveforms at various parts in the embodiment (3).
FIG. 10 is a diagram for explaining a change in the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] when normal combustion and misfire occur in the embodiment (3).
FIG. 11 is a diagram conceptually showing a misfire determination permission / prohibition switching map of the embodiment (3).
FIG. 12 is a flowchart showing a process flow of the first half of the misfire determination routine of the embodiment (3).
FIG. 13 is a time chart showing a change characteristic of in-cylinder pressure detected in the embodiment (4).
FIG. 14 is a time chart showing a change characteristic of an in-cylinder pressure sensor output.
FIG. 15 is a diagram for explaining offset correction of in-cylinder pressure sensor output;
FIG. 16 is a diagram for explaining gain correction of an in-cylinder pressure sensor output;
FIG. 17 is a diagram for explaining hysteresis correction of an in-cylinder pressure sensor output.
FIG. 18 is a flowchart showing a process flow of the first half of the misfire determination routine of the embodiment (4).
FIG. 19 is a flowchart showing the flow of processing in the latter half of the misfire determination routine of the embodiment (4).
20A is a diagram for explaining the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] without smoldering, and FIG. 20B is a diagram for explaining the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] when smoldering occurs.
FIG. 21 is a diagram for explaining a method for setting the misfire determination value [Vth] using the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] when smoldering occurs.
FIG. 22 is a diagram for explaining the distribution characteristic of the ion current peak value [Pi] during unstable combustion without smoldering.
FIG. 23 is a flowchart showing the process flow of the first half of the misfire determination routine of the embodiment (7).
FIG. 24 is a flowchart showing a process flow of a misfire determination value setting routine according to the embodiment (7).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Ignition coil, 22 ... Primary coil, 23 ... Battery, 24 ... Igniter, 25 ... Power transistor, 26 ... Secondary coil, 27 ... Spark plug, 31 ... Ion current detection resistor, 33 ... Inversion amplification circuit, 34 ... Engine Control circuit 35 ... Ion current detection circuit (combustion state detection means) 36 ... Center electrode 37 ... Ground electrode 38 ... Noise mask 39 ... Peak hold circuit 41 ... Microcomputer (distribution characteristic evaluation means, misfire determination means) , Drift value detection means, output correction means, misfire determination prohibition means, misfire determination value calculation means, permission / prohibition determination means, misfire determination value selection means).

Claims (17)

内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
前記燃焼状態検出手段で検出した各燃焼サイクル毎の燃焼状態検出値を統計処理して燃焼状態検出値の分布特性を評価する分布特性評価手段と、
前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性が正常燃焼時の分布特性か失火発生時の分布特性かを判定することで失火の有無を判定する失火判定手段と
を備えた内燃機関の失火検出装置において、
前記燃焼状態検出手段は、筒内で燃焼により発生するイオン電流を検出して、そのイオン電流ピーク値を前記燃焼状態検出値として用い、
前記分布特性評価手段は、前記イオン電流ピーク値の対数正規分布の統計処理値を前記燃焼状態検出値の分布特性値として求めるために、前記燃焼状態検出値の分布特性における頻度５０％点［ｖ 50 ］と標準偏差値［σ］とを算出する手段と、これら頻度５０％点 ［ｖ 50 ］と標準偏差値［σ］とから正常燃焼時の燃焼状態検出値の分布特性を予測して当該燃焼状態検出値が失火判定値［Ｖ th ］以下となる予測頻度［Ａ（％）］を求める手段と、実際の燃焼状態検出値が失火判定値［Ｖ th ］以下となる実頻度［ａ（％）］を求める手段と、この実頻度［ａ（％）］と前記予測頻度［Ａ（％）］との差分［Δ（％）＝ａ（％）−Ａ（％）］を求める手段とを備え、
前記失火判定手段は、前記差分［Δ（％）］に基づいて失火の有無を判定することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。Combustion state detection means for detecting the combustion state of the internal combustion engine;
A distribution characteristic evaluation unit that statistically processes the combustion state detection value for each combustion cycle detected by the combustion state detection unit and evaluates the distribution characteristic of the combustion state detection value;
An internal combustion engine comprising: misfire determination means for determining whether or not misfire has occurred by determining whether the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means is a distribution characteristic at the time of normal combustion or a distribution characteristic at the time of misfire occurrence In the misfire detection device,
The combustion state detection means detects an ionic current generated by combustion in a cylinder, uses the ionic current peak value as the combustion state detection value,
The distribution characteristic evaluation means obtains a statistically processed value of a logarithmic normal distribution of the ion current peak value as a distribution characteristic value of the combustion state detection value, and a frequency 50% point [v in the distribution characteristic of the combustion state detection value [v 50 ] and the standard deviation value [σ], and the distribution characteristics of the combustion state detection value during normal combustion are predicted from the 50% frequency [v 50 ] and the standard deviation value [σ]. means for determining a predicted frequency of the combustion state detection value becomes the misfire determination value [V th] below [a (%)], the actual combustion state detection value misfire determination value [V th] hereinafter become actual frequency [a ( %)] And means for obtaining the difference [Δ (%) = a (%) − A (%)] between the actual frequency [a (%)] and the predicted frequency [A (%)]. With
The misfire detection device for an internal combustion engine, wherein the misfire determination means determines the presence or absence of misfire based on the difference [Δ (%)] . 前記失火判定手段は、前記差分［Δ（％）］に基づいて失火発生率を算出する手段を備えている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。2. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the misfire determination means includes means for calculating a misfire occurrence rate based on the difference [Δ (%)]. 前記失火判定手段は、前記差分［Δ（％）］に基づいて失火の有無を判定する手段と、前記実頻度［ａ（％）］又は前記燃焼状態検出値に基づいて失火の有無を判定する手段とをエンジン運転条件あるいは前記頻度５０％点［ｖ50］等の分布特性値に応じて切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の失火検出装置。The misfire determination means determines the presence / absence of misfire based on the difference [Δ (%)] and the presence / absence of misfire based on the actual frequency [a (%)] or the combustion state detection value. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the means is switched according to an engine operating condition or a distribution characteristic value such as the 50% frequency [v50]. 前記失火判定手段は、前記頻度５０％点［ｖ50］と前記標準偏差値 ［σ］のそれぞれが所定の範囲内にある安定した燃焼状態検出値の分布特性が得られる状態の時に前記差分［Δ（％）］に基づいて失火の有無を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の失火検出装置。The misfire determination means is configured to detect the difference [Δ when the stable 50% point [v50] and the standard deviation value [σ] each have a distribution characteristic of the detected combustion state value within a predetermined range. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the presence or absence of misfire is determined based on (%)]. 前記燃焼状態検出手段の出力のドリフト値を検出するドリフト値検出手段と、
前記ドリフト値検出手段で検出したドリフト値で前記燃焼状態検出手段の出力を補正して燃焼状態検出値を求める出力補正手段とを備え、
前記分布特性評価手段は、前記出力補正手段で補正した各燃焼サイクル毎の燃焼状態検出値を統計処理して燃焼状態検出値の分布特性を評価することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の失火検出装置。Drift value detection means for detecting a drift value of the output of the combustion state detection means;
Output correction means for correcting the output of the combustion state detection means with the drift value detected by the drift value detection means to obtain a combustion state detection value;
The distribution characteristic evaluation means any of claims 1 to 4, characterized in that the combustion state detection value for each combustion cycle corrected by the output correcting means statistical processing to evaluate the distribution characteristic of the combustion state detection value A misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 前記ドリフト値検出手段で検出したドリフト値の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］とを算出する手段と、
前記ドリフト値の分布特性における頻度５０％点［ｃ50］と標準偏差値［σc ］がそれぞれ所定の範囲内に無いときに前記失火判定手段による失火判定を禁止する失火判定禁止手段と
を備えていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の失火検出装置。Means for calculating a frequency 50% point [c50] and a standard deviation value [σc] in the distribution characteristics of the drift value detected by the drift value detecting means;
Misfire determination prohibiting means for prohibiting misfire determination by the misfire determination means when the 50% frequency [c50] and the standard deviation value [σc] in the distribution characteristics of the drift value are not within a predetermined range, respectively. The misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 , wherein: 前記ドリフト値検出手段は、吸気行程中又は圧縮行程中の前記燃焼状態検出手段の出力をドリフト値として検出することを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の失火検出装置。The internal combustion engine misfire detection apparatus according to claim 5 or 6 , wherein the drift value detection means detects an output of the combustion state detection means during an intake stroke or a compression stroke as a drift value. 内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
前記燃焼状態検出手段で検出した各燃焼サイクル毎の燃焼状態検出値を統計処理して燃焼状態検出値の分布特性を評価する分布特性評価手段と、
前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性が正常燃焼時の分布特性か失火発生時の分布特性かを判定することで失火の有無を判定する失火判定手段と
を備えた内燃機関の失火検出装置において、
前記燃焼状態検出手段は、筒内で燃焼により発生するイオン電流を検出して、そのイオン電流ピーク値を前記燃焼状態検出値として用い、
前記分布特性評価手段は、前記イオン電流ピーク値の対数正規分布の統計処理値を前記燃焼状態検出値の分布特性値として求め、
前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて前記失火判定値［Ｖth］を算出する失火判定値算出手段を備え、
前記失火判定手段は、前記燃焼状態検出値の分布特性と前記失火判定値［Ｖth］とに基づいて失火の有無を判定することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。 Combustion state detection means for detecting the combustion state of the internal combustion engine;
A distribution characteristic evaluation unit that statistically processes the combustion state detection value for each combustion cycle detected by the combustion state detection unit and evaluates the distribution characteristic of the combustion state detection value;
Misfire determination means for determining the presence or absence of misfire by determining whether the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means is a distribution characteristic at the time of normal combustion or a distribution characteristic at the time of misfire occurrence;
In a misfire detection device for an internal combustion engine comprising:
The combustion state detection means detects an ionic current generated by combustion in a cylinder, uses the ionic current peak value as the combustion state detection value,
The distribution characteristic evaluation unit obtains a statistical processing value of a logarithmic normal distribution of the ion current peak value as a distribution characteristic value of the combustion state detection value,
A misfire determination value calculation means for calculating the misfire determination value [Vth] based on the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means;
The misfire determining means, misfire detecting device of the internal combustion engine you and judging the presence or absence of a misfire on the basis of the said misfire judgment value and distribution characteristics of the combustion state detection value [Vth]. 前記失火判定値算出手段は、前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性のパターンを、正常燃焼サイクルの分布パターンと失火サイクルの分布パターンとに分離し、該失火サイクルの分布パターンに基づいて前記失火判定値［Ｖth］を算出することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の失火検出装置。The misfire determination value calculation means separates the distribution characteristic pattern of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means into a normal combustion cycle distribution pattern and a misfire cycle distribution pattern, and the misfire cycle distribution pattern. The misfire detection value of the internal combustion engine according to claim 8 , wherein the misfire determination value [Vth] is calculated based on 前記失火判定値算出手段は、前記失火サイクルの分布パターンに属する燃焼状態検出値のうちの最大の燃焼状態検出値又はそれより少し大きな値を前記失火判定値［Ｖth］とすることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の失火検出装置。The misfire determination value calculation means uses the maximum combustion state detection value or a value slightly larger than the detected combustion state detection value belonging to the distribution pattern of the misfire cycle as the misfire determination value [Vth]. The misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 9 . 内燃機関の運転状態及び／又は前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて前記失火判定値算出手段による前記失火判定値［Ｖth］の算出を許可するか禁止するかを判定する許可／禁止判定手段を備えていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の内燃機関の失火検出装置。Whether the calculation of the misfire determination value [Vth] by the misfire determination value calculation unit is permitted or prohibited based on the operating state of the internal combustion engine and / or the distribution characteristic of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation unit. The misfire detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 10 , further comprising permission / prohibition determination means for determination. 前記許可／禁止判定手段は、正常燃焼サイクルの分布パターンと失火サイクルの分布パターンとの分離度が所定値以上のときに前記失火判定値算出手段による前記失火判定値［Ｖth］の算出を許可することを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の失火検出装置。The permission / prohibition determination unit permits the misfire determination value calculation unit to calculate the misfire determination value [Vth] when the degree of separation between the distribution pattern of the normal combustion cycle and the distribution pattern of the misfire cycle is equal to or greater than a predetermined value. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 11 , wherein: 前記許可／禁止判定手段は、正常燃焼サイクルの分布パターンと失火サイクルの分布パターンとの分離度を、両分布パターン間のノイズ領域の幅と両分布パターンの高さとに基づいて判定することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の失火検出装置。The permission / prohibition determination means determines the degree of separation between the distribution pattern of the normal combustion cycle and the distribution pattern of the misfire cycle based on the width of the noise region between both distribution patterns and the height of both distribution patterns. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 12 . 前記失火判定値算出手段で算出した最新の失火判定値［Ｖth］を含む複数の失火判定値［Ｖth］を記憶する記憶手段と、
内燃機関の運転状態及び／又は前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて前記複数の失火判定値［Ｖth］の中から今回使用する失火判定値［Ｖth］を選択する失火判定値選択手段とを備えていることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の内燃機関の失火検出装置。Storage means for storing a plurality of misfire determination values [Vth] including the latest misfire determination value [Vth] calculated by the misfire determination value calculation means;
A misfire determination value [Vth] to be used this time is selected from the plurality of misfire determination values [Vth] based on the operating state of the internal combustion engine and / or the distribution characteristics of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means. The misfire detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 13 , further comprising misfire determination value selection means. 前記失火判定値選択手段は、前記燃焼状態検出手段の出力のドリフト値が所定値よりも小さいときに、前記複数の失火判定値［Ｖth］の中から初期設定値を選択することを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関の失火検出装置。The misfire determination value selection means selects an initial set value from the plurality of misfire determination values [Vth] when the drift value of the output of the combustion state detection means is smaller than a predetermined value. The misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 14 . 前記失火判定値選択手段は、前記燃焼状態検出手段の出力のドリフト値が所定値以上のときに、前記失火判定値算出手段で算出した最新の失火判定値［Ｖth］を選択することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の内燃機関の失火検出装置。The misfire determination value selection means selects the latest misfire determination value [Vth] calculated by the misfire determination value calculation means when the drift value of the output of the combustion state detection means is a predetermined value or more. The misfire detection device for an internal combustion engine according to claim 14 or 15 . 内燃機関の運転状態及び／又は前記分布特性評価手段で評価した燃焼状態検出値の分布特性に基づいて複数の失火判定値［Ｖth］の中から今回使用する失火判定値［Ｖth］を選択する失火判定値選択手段を備えていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載の内燃機関の失火検出装置。A misfire that selects a misfire judgment value [Vth] to be used this time from a plurality of misfire judgment values [Vth] based on the operating state of the internal combustion engine and / or the distribution characteristics of the combustion state detection value evaluated by the distribution characteristic evaluation means The misfire detection apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 14 to 16 , further comprising determination value selection means.
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