JP2020125726A - 内燃機関失火検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の気筒を備える内燃機関の各気筒の燃焼状況が異なる場合であっても、内燃機関の失火を適切に検出することができる内燃機関失火検出装置を提供する。【解決手段】内燃機関失火検出装置１では、複数の気筒の内の第１の気筒の積算区間が、第１の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第１の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間と重複しないように設定される区間であり、複数の気筒の内の第２の気筒が、第２の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間内に点火が行われ、第２の気筒以外の気筒の排気行程内で膨張行程が開始するものであり、第２の気筒の積算区間が、第２の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒の膨張行程が完了するまでの区間に、第２の気筒以外の気筒の排気行程と第２の気筒の膨張行程とが重複する区間の長さを最長値側の限度とする所定の区間を加えた区間に設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の気筒を備える内燃機関の失火を検出する内燃機関失火検出装置に関する。

内燃機関（エンジン）、例えば複数の気筒を備える４ストローク１サイクル型のエンジンにおいては、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程の４つの行程を１周期として繰り返すことで出力トルクが得られている。エンジンの制御装置は、これらエンジンの各行程を判別することで、燃料の噴射や点火などのタイミングを制御している。この際、エンジンの運転状態等に起因して、エンジンが正常に火炎伝播又は火炎自体が発生しないエンジンの失火を生じる場合がある。かかるエンジの失火が生じた場合には、ドライバビリティや排気ガス特性等に不要な影響を与える可能性があるものであるため、このようなエンジンの失火を検出して、その検出結果に基づいて、運転者に報知して整備工場への持ち込みを促したり、エンジンの運転状態を制御してドライバビリティや排気特性等への不要な影響を抑制することが行われてきている。

かかる状況下で、特許文献１は、内燃機関の失火検出装置に関し、内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータを用いて相対速度パラメータを算出し、相対速度パラメータの積算値に基づいて内燃機関の失火の発生を検出する構成を開示している。

特開２００７−１９８３６８号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の装置構成では、複数の気筒を備えるエンジンにおいて、各気筒の相対速度パラメータの積算値の積算区間を、クランク角度７２０を気筒数で除算して得た長さにしているために、各気筒の相対速度パラメータの積算区間が同一長さとなり、各気筒の燃焼状況が異なる場合に失火を正確に検出できない可能性が考えられて、この点で改善の余地がある。また、このように各気筒の燃焼状況が異なる場合に、各気筒の相対速度パラメータの積算値の積算区間を、気筒数を用いて定式化することは煩雑であって、この点で改善の余地がある。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、複数の気筒を備える内燃機関の各気筒の燃焼状況が異なる場合であっても、内燃機関の失火を適切に検出することができる内燃機関失火検出装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、第１の局面において、複数の気筒を備える内燃機関の失火を検出する内燃機関失火検出装置であって、前記内燃機関のクランク軸の所定のクランク角度毎に前記内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータを算出し、前記回転速度パラメータの基準値を算出し、前記基準値と前記回転速度パラメータとの偏差を算出すると共に、前記偏差の積算値を算出する算出部と、前記積算値に基づいて失火判定を行う判定部と、を有し、前記内燃機関は、前記複数の気筒に対して行われる点火の間隔である点火間隔同士が互いに異なるものを含む不等間隔燃焼型の内燃機関であり、前記算出部は、前記複数の気筒において前記失火判定が行われる気筒に対する点火が行われてから前記クランク軸が所定角度回転するまでの区間を積算区間として、前記積算値を算出し、前記複数の気筒は、第１の気筒及び第２の気筒を含み、前記第１の気筒の前記積算区間は、前記第１の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから前記第１の気筒以外の前記気筒の排気行程が完了するまでの区間と重複しないように設定される区間であり、前記第２の気筒は、前記第２の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから前記第２の気筒以外の前記気筒の排気行程が完了するまでの区間内に点火が行われ、前記第２の気筒以外の前記気筒の前記排気行程内で膨張行程が開始するものであり、前記第２の気筒の前記積算区間は、前記第２の気筒に対する点火が行われてから前記第２の気筒の膨張行程が完了するまでの区間に、前記第２の気筒以外の前記気筒の前記排気行程と前記第２の気筒の前記膨張行程とが重複する区間の長さを最長値側の限度とする所定の区間を加えた区間に設定される内燃機関失火検出装置である。

本発明は、第１の局面に加えて、前記第１の気筒の前記積算区間は、前記第１の気筒の前記膨張行程が完了するクランク角度で終了するように設定されることを第２の局面とする。

本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記積算区間は、前記複数の気筒において、前記点火間隔同士を比較してより長い点火間隔を空けてその次の気筒が点火される気筒であるほど長くなるように設定されることを第３の局面とする。

本発明の第１の局面にかかる内燃機関失火検出装置においては、複数の気筒を備え不等間隔燃焼型の内燃機関のクランク軸の所定のクランク角度毎に内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータを算出し、回転速度パラメータの基準値を算出し、基準値と回転速度パラメータとの偏差を算出すると共に、偏差の積算値を算出する算出部と、積算値に基づいて失火判定を行う判定部と、を有し、算出部が、複数の気筒において失火判定が行われる気筒に対する点火が行われてからクランク軸が所定角度回転するまでの区間を積算区間として、積算値を算出し、複数の気筒が、第１の気筒及び第２の気筒を含み、第１の気筒の積算区間が、第１の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第１の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間と重複しないように設定される区間であり、第２の気筒が、第２の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間内に点火が行われ、第２の気筒以外の気筒の排気行程内で膨張行程が開始するものであり、第２の気筒の積算区間が、第２の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒の膨張行程が完了するまでの区間に、第２の気筒以外の気筒の排気行程と第２の気筒の膨張行程とが重複する区間の長さを最長値側の限度とする所定の区間を加えた区間に設定されるものであるため、複数の気筒を備える内燃機関の各気筒の燃焼状況が異なる場合であっても、内燃機関の失火を適切に検出することができる。特に、複数の気筒を備え不等間隔燃焼型の内燃機関において、失火判定対象となっている第２の気筒の失火判定時に、その気筒以外の気筒の燃焼による出力トルク変動の影響が積算区間における積算処理に対して外乱要素として含まれることを抑制することができ、内燃機関の失火の検出性能を向上することができる。

また、本発明の第２の局面にかかる内燃機関失火検出装置によれば、第１の気筒の積算区間が、第１の気筒の膨張行程が完了するクランク角度で終了するように設定されるものであるため、過不足のない適切な積算区間で、第１気筒についての基準値と回転速度パラメータとの偏差の積算値を算出することができる。

また、本発明の第３の局面にかかる内燃機関失火検出装置によれば、積算区間が、複数の気筒において、点火間隔同士を比較してより長い点火間隔を空けてその次の気筒が点火される気筒であるほど長くなるように設定されるものであるため、失火判定対象となっている気筒以外の気筒の燃焼による出力トルク変動の影響が積算区間における積算処理に対して外乱として印加される傾向が強くなりがちな気筒であっても、その外乱の影響を抑制した態様で失火判定を行う自由度を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態における内燃機関失火検出装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態における内燃機関失火検出装置の判定パラメータ算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態における内燃機関失火検出装置の判定パラメータ算出処理で判定パラメータを算出する際の相対クランク角速度の変化の一例を、経時的に回転するクランク軸のクランク角度に対して示す図である。 図４は、本実施形態における内燃機関失火検出装置の失火判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関失火検出装置につき、詳細に説明する。

＜内燃機関失火検出装置の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態における内燃機関失火検出装置の構成につき、詳細に説明する。

図１は、本実施形態における内燃機関失火検出装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態における内燃機関失火検出装置１は、典型的にはＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の電子制御装置の一部として構成され、いずれも図示を省略する複数の気筒を有し４ストローク１サイクル型であって複数の気筒に対して行われる点火の間隔である点火間隔同士が互いに異なるものを含む不等間隔燃焼型の内燃機関としてのエンジン、駆動輪、メインクラッチ及び変速機を備える典型的には自動二輪車等の鞍乗型車両に搭載されている。図示を省略するスロットルバルブ及び吸気圧力センサ２１は、典型的には複数の気筒の上流側に各々対応して１つずつ備えられている。

内燃機関失火検出装置１は、クランク角速度算出部２、判定閾値検索部３、判定パラメータ算出部４、及び失火判定部５を備えている。これらは、典型的には、内燃機関失火検出装置１内において、ＣＰＵの機能ブロックとして実現されるが、電気回路として実現されてもよい。

クランク角速度算出部２は、クランクセンサ２２から入力されるエンジンのクランク角度（図示を省略するクランク軸の回転角度）に応じた電気信号に基づいて、所定のクランク角度毎に回転速度パラメータとしてのクランク軸の角速度（以下、「クランク角速度」と記載する）を算出する。クランク角速度算出部２がこのように算出したクランク角速度は、判定パラメータ算出部４で用いられる。

判定閾値検索部３は、クランクセンサ２２から入力されるエンジンのクランク角度に応じた電気信号、及び吸気圧力センサ２１から入力されるスロットルバルブとエンジンとの間の吸気圧力に応じた電気信号に基づいて、エンジン回転数及び吸気圧力から求まるエンジンの負荷状態に応じた判定閾値を気筒毎に算出することで、各気筒別の判定閾値を設定する。具体的には、判定閾値検索部３は、エンジンの負荷状態が高いほど判定閾値を大きくする。例えば、判定閾値検索部３は、判定閾値と、エンジン回転数と、吸気圧力と、の関係を気筒毎に予め規定した図示を省略するＲＯＭに記憶されたテーブルデータを読み出して、読み出したテーブルデータにクランクセンサ２２から入力されるエンジンのクランク角度に応じた電気信号に基づいて算出されるエンジン回転数及び吸気圧力センサ２１から入力される吸気圧力に応じた電気信号に基づいて算出される吸気圧力を気筒毎に当てはめることにより判定閾値を算出する。判定閾値検索部３がこのように算出した判定閾値は、失火判定部５で用いられる。なお、エンジンの負荷状態は、このようにエンジン回転数と吸気圧力とを用いて求める場合に限らず、エンジン回転数とスロットルバルブの開度とを用いて求めてもよい。

判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理を実行して失火を判定するための判定パラメータを算出するもので、クランク角速度算出部２で算出されたクランク角速度に含まれる高周波成分を除去するため等に、典型的には移動平均フィルタ等のデジタルフィルタであるフィルタを有している。

具体的には、判定パラメータ算出部４は、気筒毎に設けられた吸気圧力センサ２１から入力されるスロットルバルブとエンジンとの間の吸気圧力に応じた電気信号、及びクランクセンサ２２から入力されるエンジンのクランク角度に応じた電気信号に基づいて、各気筒の圧縮行程終了時に相当するクランク角度（以下、「圧縮ＴＤＣステージ」と記載する）を検出する。ここで、本実施形態では、便宜上、各気筒に対して設定される点火時期が、圧縮ＴＤＣステージに対して進角又は遅角されないで、圧縮ＴＤＣステージに対応しているとしている。かかる点火時期が圧縮ＴＤＣステージに対して進角又は遅角されるように設定される場合には、判定パラメータ算出部４は、圧縮ＴＤＣステージに代えて、進角又は遅角された点火時期に相当するクランク角度を検出することになる。また、判定パラメータ算出部４は、クランクセンサ２２から入力されるエンジンのクランク角度に応じた電気信号に基づいて、各気筒の積算区間終了時に相当するクランク角度（以下、「積算終了ステージ」と記載する）を検出する。

また、判定パラメータ算出部４は、フィルタにより高周波成分を除去したクランク角速度における圧縮ＴＤＣステージのクランク角速度を、基準値としての基準角速度として保持する。

また、判定パラメータ算出部４は、フィルタにより高周波成分を除去したすクランク角速度から、保持した基準角速度を減じて、クランク角速度と基準角速度との偏差としての相対クランク角速度を算出する。そして、判定パラメータ算出部４は、算出した相対クランク角速度を積算区間内で積算して判定パラメータとしての積算値を算出する。判定パラメータ算出部４がこのように算出した積算値は、失火判定部５で用いられる。ここで、積算とは、前回に算出したそれまでの加算合計値である積算値に今回の算出値を加算することをいい、判定パラメータ算出部４は、それが実行する判定パラメータ算出処理の所定の処理周期毎に、かかる積算区間の範囲内において、前回の処理時に算出したそれまでの加算合計値である相対クランク角速度の積算値に今回の処理時に算出した相対クランク角速度の算出値を加算していき、積算区間での最後の処理時に算出した相対クランク角速度の積算値を判定パラメータとして算出する。

また、かかる積算区間は、複数の気筒において失火判定が行われる気筒に対する点火
が所定の点火時期で行われてから（内燃機関失火検出装置１が含まれる電子制御装置が、所定の点火時期に、エンジンの図示を省略する点火系に点火を指示する制御信号を出力する時から）クランク軸が所定角度回転するまでの区間として設定される。詳しくは、複数の気筒の代表例として、第１の気筒及び第２の気筒を想定して、第１の気筒の積算区間が、第１の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第１の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間と重複しないように設定される区間であるとし、第２の気筒は、第２の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間内に点火が行われ、第２の気筒以外の気筒の排気行程内で膨張行程が開始するものであるとすると、第２の気筒の積算区間は、第２の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒の膨張行程が完了するまでの区間に、第２の気筒以外の気筒の排気行程と第２の気筒の膨張行程とが重複する区間の長さを最長値側の限度とする所定の区間を加えた区間に設定されるものである。これにより、失火判定対象となっている第２の気筒の失火判定時に、その気筒以外の気筒の燃焼による出力トルク変動の影響が積算区間における積算処理に対して外乱要素として含まれることを抑制することができ、内燃機関の失火の検出性能を向上することができる。また、第１の気筒の積算区間は、第１の気筒の膨張行程が完了するクランク角度で終了するように設定されるものであることが好ましい。これにより、過不足のない適切な積算区間で、第１気筒についての基準値と回転速度パラメータとの偏差の積算値を算出することができる。また、複数の気筒全体については、それらの積算区間は、複数の気筒の点火間隔同士を比較してより長い点火間隔を空けてその次の気筒が点火される気筒であるほど長くなるように設定されることが好ましい。これにより、失火判定対象となっている気筒以外の気筒の燃焼による出力トルク変動の影響が積算区間における積算処理に対して外乱として印加される傾向が強くなりがちな気筒であっても、その外乱の影響を抑制した態様で失火判定を行う自由度を向上することができる。

失火判定部５は、失火判定処理を実行して失火を判定する。具体的には、失火判定部５は、判定パラメータ算出部４が算出した判定パラメータとしての相対クランク角速度の積算値と、判定閾値検索部３が算出した示す判定閾値と、を比較して、積算値が判定閾値以下の場合に失火が発生した判定する。失火判定部５は、失火が発生した判定した場合に、表示装置２４にその旨表示して報知する。

以上のような構成を有する内燃機関失火検出装置１は、以下に示す判定パラメータ算出処理及び失火判定処理を実行する。以下、更に図２から図４をも参照して、各処理について、詳細に説明する。

＜判定パラメータ算出処理＞
まず、図２及び図３を参照して、内燃機関失火検出装置１が実行する判定パラメータ算出処理の具体的な流れについて、以下詳しく説明する。

図２は、本実施形態における内燃機関失火検出装置１の判定パラメータ算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３は、本実施形態における内燃機関失火検出装置１の判定パラメータ算出処理で判定パラメータを算出する際の相対クランク角速度の変化の一例を、経時的に回転するクランク軸のクランク角度に対して示す図である。

図２及び図３では、複数の気筒の代表例として第１の気筒（＃１気筒）及び第２の気筒（＃２気筒）の２気筒を備えると共に気筒間の点火間隔が異なる不等間隔燃焼エンジンについて、判定パラメータ算出処理を実行する場合を例に説明する。かかるエンジンは、図３に示すように、クランク軸が２回転（７２０度回転）する毎に、クランク角度が０度（７２０度）となる時に＃１気筒で点火し、クランク角度がＸ度（Ｘ＜３６０度）となる時に＃２気筒で点火する不等間隔燃焼を繰り返す。なお、図３において、実線は、エンジンが失火した区間を含む相対クランク角速度の変化を示し、破線は、エンジンが失火しなかった区間での相対クランク角速度の変化を示している。また、図２及び図３では、便宜上、＃１気筒及び＃２気筒に対して設定される点火時期が各々の圧縮ＴＤＣステージに一致している例を示す。

図２に示すフローチャートは、鞍乗型車両等の車両が起動されて内燃機関失火検出装置１が稼働したタイミングで開始となり、判定パラメータ算出処理はステップＳ１の処理に進む。かかる判定パラメータ算出処理は、車両が起動されて内燃機失火検出装置１が稼働している間、所定の処理周期で繰り返し実行される。

ここで、判定パラメータ算出部４は、ステップＳ１の処理を開始する前に、予め、直前に算出された最新値である圧縮ＴＤＣステージのクランク角速度を基準角速度として保持している。

ステップＳ１の処理では、判定パラメータ算出部４が、＃１気筒のスロットルバルブとエンジンとの間の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ２１から入力される電気信号、及びクランクセンサ２２から入力される電気信号に基づいて、＃１気筒の点火時期に相当する＃１気筒の圧縮ＴＤＣステージか否かを判定する。判定の結果、＃１気筒の圧縮ＴＤＣステージではない場合には、判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理をステップＳ２の処理に進める。一方、＃１気筒の圧縮ＴＤＣステージである場合には、判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理をステップＳ８の処理に進める。

具体的には、判定パラメータ算出部４は、＃１気筒の吸気圧力センサ２１から入力される電気信号の示す吸気圧力が負圧である場合において、クランクセンサ２２から入力される電気信号の示すクランク角度より、３６０度回転する前に上死点に達したことを検出した場合に、＃１気筒の圧縮ＴＤＣステージであると判定し、それ以外であれば＃１気筒は圧縮ＴＤＣステージではないと判定する。＃１気筒の圧縮ＴＤＣステージと判定されるタイミングは、図３に示すように、クランク角度が０度（７２０度）に到達する時である。

ステップＳ２の処理では、判定パラメータ算出部４が、＃２気筒のスロットルバルブとエンジンとの間の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ２１から入力される電気信号、及びクランクセンサ２２から入力される電気信号に基づいて、＃２気筒の点火時期に相当する＃２気筒の圧縮ＴＤＣステージか否かを判定する。判定の結果、＃２気筒の圧縮ＴＤＣステージではない場合には、判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理をステップＳ３の処理に進める。一方、＃２気筒の圧縮ＴＤＣステージである場合には、判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理をステップＳ８の処理に進める。

具体的には、判定パラメータ算出部４は、＃２気筒の吸気圧力センサ２１から入力される電気信号の示す吸気圧力が負圧である場合において、クランクセンサ２２から入力される電気信号の示すクランク角度より、３６０度回転する前に上死点に達したことを検出した場合に、＃２気筒の圧縮ＴＤＣステージであると判定し、それ以外であれば＃２気筒は圧縮ＴＤＣステージではないと判定する。＃２気筒の圧縮ＴＤＣステージと判定されるタイミングは、図３に示すように、クランク角度がＸ度に到達する時である。

ステップＳ３の処理では、判定パラメータ算出部４が、クランク角速度算出部２が算出したクランク角速度に含まれている高周波成分をフィルタにより除去し、高周波成分を除去した今回角速度としてのクランク角速度から、基準角速度を減じて相対クランク角速度（相対クランク角速度＝今回角速度−基準角速度）を算出すると共に、前回の処理周期での判定パラメータ算出処理で算出していた相対クランク角速度の積算値である判定パラメータ前回値に対して、今回算出した相対クランク角速度を加算して積算することにより判定パラメータとしての積算値（判定パラメータ＝判定パラメータ前回値＋相対クランク角速度）を算出する。

具体的には、失火を生じていない場合の相対クランク角速度は、クランク角速度が基準角速度よりも大きくなるために正の値になる。例えば、図３に示すように、失火を生じていない区間Ｔ１、区間Ｔ２、区間Ｔ４、区間Ｔ５、区間Ｔ７及び区間Ｔ８では、相対クランク角速度は正の値になる。

一方、失火を生じた場合の相対クランク角速度は、クランク角速度が基準角速度よりも小さくなるために負の値になる。例えば、図３に示すように、失火を生じた区間Ｔ３及び区間Ｔ６では、相対クランク角速度は負の値になる。

これにより、ステップＳ３の処理は完了し、判定パラメータ算出処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、判定パラメータ算出部４が、クランクセンサ２２から入力される電気信号に基づいて、＃１気筒の積算区間終了時である＃１気筒の積算終了ステージか否かを判定する。判定の結果、＃１気筒の積算終了ステージの場合には、判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理をステップＳ５の処理に進める。一方、＃１気筒の積算終了ステージではない場合には、判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理をステップＳ６の処理に進める。また、判定パラメータ算出部４は、＃１気筒の積算終了ステージであるか否かを示すフラグ情報を保存する。

具体的には、判定パラメータ算出部４は、クランクセンサ２２から入力される電気信号の示すクランク角度より、＃１気筒がその圧縮ＴＤＣステージからα度回転したことを検出した場合に＃１気筒の積算終了ステージであると判定し、それ以外は＃１気筒の積算終了ステージではないと判定する。これより、＃１気筒の積算区間は、図３の区間Ｔ１に代表して示すように、クランク軸が０度（７２０度）からα度まで回転する区間Ｓ１であって、これは＃１気筒の膨張行程に相当する区間Ｃとなる。ここで、＃１気筒の積算区間には、＃１気筒の点火時が含まれると共に、＃２気筒の点火時、膨張行程及び排気行程は含まれない。

ステップＳ５の処理では、判定パラメータ算出部４が、＃１気筒の判定パラメータとしての積算値を失火判定部５に出力する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、今回の一連の判定パラメータ算出処理は終了する。

ステップＳ６の処理では、判定パラメータ算出部４が、クランクセンサ２２から入力される電気信号に基づいて、＃２気筒の積算区間終了時である＃２気筒の積算終了ステージか否かを判定する。判定の結果、＃２気筒の積算終了ステージの場合には、判定パラメータ算出部４は、判定パラメータ算出処理をステップＳ７の処理に進める。一方、＃２気筒の積算終了ステージではない場合には、判定パラメータ算出部４は、今回の一連の判定パラメータ算出処理を終了する。また、判定パラメータ算出部４は、＃２気筒の積算終了ステージであるか否かを示すフラグ情報を保存する。

具体的には、判定パラメータ算出部４は、クランクセンサ２２から入力される電気信号の示すクランク角度より、＃２気筒がその圧縮ＴＤＣステージからβ度回転したことを検出した場合に＃２気筒の積算終了ステージであると判定し、それ以外は＃２気筒の積算終了ステージではないと判定する。これより、＃２気筒の積算区間は、図３の区間Ｔ２に代表して示すように、クランク軸がＸ度からβ度まで回転する区間Ｓ２であって、これは、＃２気筒の膨張行程に相当する区間Ｃに、＃１気筒の排気行程と＃２気筒の膨張行程徒とが重複する区間Ｄの区間長と同じ区間長を有する区間Ｄ’を加えた区間となる。ここで、＃２気筒の積算区間には、＃１の排気行程の一部が重複部分として含まれるため、この重複部分が＃２気筒の積算区間に更に加えられており、＃２気筒の積算区間の区間長が、＃１気筒の積算区間の区間長よりも延長されていることになる。また、区間Ｄ’の区間長は、区間Ｄの区間長よりも短い正の値に設定されてもよく、かかる場合には、＃２気筒の点火時期から＃１気筒の点火時期までの点火間隔が、＃１気筒の点火時期から＃２気筒の点火時期までの点火間隔よりも長く設定されていることを考慮して、＃２気筒の積算区間の区間長は、＃１気筒の積算区間の区間長よりも長いものとなっている。

ステップＳ７の処理では、判定パラメータ算出部４が、＃２気筒の判定パラメータを失火判定部５に出力する。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、今回の一連の判定パラメータ算出処理は終了する。

ステップＳ８の処理では、判定パラメータ算出部４が、判定パラメータとしての積算値をリセットして「０」に設定する。これにより、ステップＳ８の処理は完了し、今回の一連の判定パラメータ算出処理は終了する。

ここで、ステップＳ５又はステップＳ７において判定パラメータ算出部４から失火判定部５に出力される相対クランク角速度の積算値のうちの失火を生じていない場合の積算値は、図３に示す各区間の基準角速度に対するクランク角速度の面積で例示されるように、相対クランク角速度が正の値になるため、各気筒において相対クランク角速度が負の値になる失火を生じた場合の積算値に比べて大きくなる。例えば、図３に示すように、＃１気筒の失火を生じていない区間Ｔ１、区間Ｔ５及び区間Ｔ７の各積算区間での相対クランク角速度の積算値の各々は、＃１気筒の失火を生じた区間Ｔ３の積算区間での相対クランク角速度の積算値よりも大きくなる。また、＃２気筒の失火を生じていない区間Ｔ２、区間Ｔ４及び区間Ｔ８の各積算区間での相対クランク角速度の積算値の各々は、＃２気筒の失火を生じた区間Ｔ６の積算区間での相対クランク角速度の積算値よりも大きくなる。

＜失火判定処理＞
次に、図４を参照して、内燃機関失火検出装置１が実行する失火判定処理の具体的な流れについて、以下詳しく説明する。

図４は、本実施形態における内燃機関失火検出装置１の失火判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図４では、複数の気筒の代表例として第１の気筒（＃１気筒）及び第２の気筒（＃２気筒）の２気筒を備えると共に気筒間の点火間隔が異なる不等間隔燃焼エンジンについて、失火判定処理を実行する場合を例に説明する。

図４に示すフローチャートは、鞍乗型車両等の車両が起動されて内燃機関失火検出装置１が稼働したタイミングで開始となり、失火判定処理はステップＳ１１の処理に進む。かかる失火判定処理は、車両が起動されて内燃機失火検出装置１が稼働している間、所定の処理周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１１の処理では、失火判定部５が、＃１気筒の積算終了ステージであるか否かを判定する。具体的には、失火判定部５は、図３に示すフローチャートのステップＳ４で保存されていた＃１気筒の積算終了ステージであるか否かを示すフラグ情報を参照して、＃１気筒の積算終了ステージであるか否かを判定する。判定の結果、＃１気筒の積算終了ステージである場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１２の処理に進める。一方、＃１気筒の積算終了ステージではない場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１４の処理に進める。

ステップＳ１２の処理では、失火判定部５が、判定パラメータ算出部４から入力された＃１気筒の判定パラメータとしての積算値が判定閾値検索部３から入力された＃１気筒の判定閾値以下であるか否かを判定する。この際、＃１気筒の判定閾値は、エンジンの負荷状態が高いほど大きな値が設定されている。というのは、エンジンの負荷状態が高い場合には通常負荷時に比べてエンジンによる生成トルクが相対的に大きくなり、エンジンによる生成トルクと相関関係にある判定パラメータとしての積算値も大きくなるため、エンジンの負荷状態が高いほど＃１気筒の判定閾値を大きく設定することがより適切であるためである。

判定の結果、＃１気筒の判定パラメータとしての積算値が＃１気筒の判定閾値以下である場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１３の処理に進める。一方、＃１気筒の判定パラメータとしての積算値が＃１気筒の判定閾値より大きい場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１７の処理に進める。

ステップＳ１３の処理では、失火判定部５が、＃１気筒の失火発生と判断する。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、失火判定処理はステップＳ１７の処理に進む。

ステップＳ１４の処理では、失火判定部５が、＃２気筒の積算終了ステージであるか否かを判定する。具体的には、失火判定部５は、図３に示すフローチャートのステップＳ６で保存されていた＃２気筒の積算終了ステージであるか否かを示すフラグ情報を参照して、＃２気筒の積算終了ステージであるか否かを判定する。判定の結果、＃２気筒の積算終了ステージである場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１５の処理に進める。一方、＃２気筒の積算終了ステージではない場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１７の処理に進める。

ステップＳ１５の処理では、失火判定部５が、判定パラメータ算出部４から入力された＃２気筒の判定パラメータとしての積算値が判定閾値検索部３から入力された＃２気筒の判定閾値以下であるか否かを判定する。この際、＃２気筒の判定閾値は、エンジンの負荷状態が高いほど大きな値が設定されている。というのは、エンジンの負荷状態が高い場合には通常負荷時に比べてエンジンによる生成トルクが相対的に大きくなり、エンジンによる生成トルクと相関関係にある判定パラメータとしての積算値も大きくなるため、エンジンの負荷状態が高いほど＃２気筒の判定閾値を大きく設定することがより適切であるためである。

判定の結果、＃２気筒の判定パラメータとしての積算値が＃２気筒の判定閾値以下である場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１６の処理に進める。一方、＃２気筒の判定パラメータとしての積算値が＃２気筒の判定閾値より大きい場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１７の処理に進める。

また、図３に示すように、＃１気筒の積算区間と異なる積算区間で積算される＃２気筒の積算値（面積）は、＃１気筒の積算値（面積）と異なる。このため、＃２気筒の積算値と比較する判定閾値を、＃１気筒の積算値と比較する判定閾値と異ならせることは、燃焼状況の異なる各気筒の失火を適切に検出する観点から好ましい。

ステップＳ１６の処理では、失火判定部５が、＃２気筒の失火発生と判断する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、失火判定処理はステップＳ１７の処理に進む。

ステップＳ１７の処理では、失火判定部５が、図示を省略するカウンタのカウント値をインクリメント又はデクリメントするカウント処理を行う。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、失火判定処理はステップＳ１８の処理に進む。

ステップＳ１８の処理では、失火判定部５が、カウント値に基づいて故障報知必要か否かを判定する。判定の結果、故障報知必要な場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ１９の処理に進める。具体的には、失火判定部５は、カウント値が所定値に到達した場合に、故障報知必要と判定する。一方、故障報知不要な場合には、失火判定部５は、失火判定処理をステップＳ２０の処理に進める。具体的には、失火判定部５は、カウント値が所定値に到達しない場合に、故障報知不要と判定する。

ステップＳ１９の処理では、失火判定部５が、表示装置２４をＯＮにして失火の発生を報知する。これにより、ステップＳ１９の処理は完了し、今回の一連の失火判定処理は終了する。

ステップＳ２０の処理では、失火判定部５が、表示装置２４をＯＦＦのままにして失火の発生を報知しない。これにより、ステップＳ２０の処理は完了し、今回の一連の失火判定処理は終了する。

以上の本実施形態における内燃機関失火検出装置１では、複数の気筒を備え不等間隔燃焼型の内燃機関のクランク軸の所定のクランク角度毎に内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータを算出し、回転速度パラメータの基準値を算出し、基準値と回転速度パラメータとの偏差を算出すると共に、偏差の積算値を算出する算出部４と、積算値に基づいて失火判定を行う判定部５と、を有し、算出部４が、複数の気筒において失火判定が行われる気筒に対する点火が行われてからクランク軸が所定角度回転するまでの区間を積算区間として、積算値を算出し、複数の気筒が、第１の気筒及び第２の気筒を含み、第１の気筒の積算区間が、第１の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第１の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間と重複しないように設定される区間であり、第２の気筒が、第２の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒以外の気筒の排気行程が完了するまでの区間内に点火が行われ、第２の気筒以外の気筒の排気行程内で膨張行程が開始するものであり、第２の気筒の積算区間が、第２の気筒に対する点火が行われてから第２の気筒の膨張行程が完了するまでの区間に、第２の気筒以外の気筒の排気行程と第２の気筒の膨張行程とが重複する区間の長さを最長値側の限度とする所定の区間を加えた区間に設定されるものであるため、複数の気筒を備える内燃機関の各気筒の燃焼状況が異なる場合であっても、内燃機関の失火を適切に検出することができる。特に、複数の気筒を備え不等間隔燃焼型の内燃機関において、失火判定対象となっている第２の気筒の失火判定時に、その気筒以外の気筒の燃焼による出力トルク変動の影響が積算区間における積算処理に対して外乱要素として含まれることを抑制することができ、内燃機関の失火の検出性能を向上することができる。

また、本実施形態における内燃機関失火検出装置１では、第１の気筒の積算区間が、第１の気筒の膨張行程が完了するクランク角度で終了するように設定されるものであるため、過不足のない適切な積算区間で、第１気筒についての基準値と回転速度パラメータとの偏差の積算値を算出することができる。

また、本実施形態における内燃機関失火検出装置１では、積算区間が、複数の気筒において、点火間隔同士を比較してより長い点火間隔を空けてその次の気筒が点火される気筒であるほど長くなるように設定されるものであるため、失火判定対象となっている気筒以外の気筒の燃焼による出力トルク変動の影響が積算区間における積算処理に対して外乱として印加される傾向が強くなりがちな気筒であっても、その外乱の影響を抑制した態様で失火判定を行う自由度を向上することができる。

なお、本実施形態において、２気筒を備えるエンジンの失火を検出したが、３気筒以上を備えるエンジンの失火を検出するようにしてもよい。この際には、相対クランク角速度の積算値の積算区間を、各気筒の燃焼状況に応じて各気筒別に異なる長さに設定することになる。

また、本実施形態において、判定閾値と比較する積算値を算出する際に、クランク角速度を用いたが、これに限らずクランク角速度と相関のある任意のパラメータを用いることができる。

また、本実施形態において、失火を検出した際に表示装置に表示して報知したが、音声、音又は光により失火を報知してもよいし、失火を報知することに加えて又は代えて、失火を検出した際にエンジンの運転状態を変更する制御を行うようにしてもよい。

また、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、複数の気筒を備える内燃機関の各気筒の燃焼状況が異なる場合であっても、内燃機関の失火を適切に検出することができる内燃機関失火検出装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の車両の内燃機関失火検出装置に広範に適用され得るものと期待される。

１…内燃機関失火検出装置
２…クランク角速度算出部
３…判定閾値検索部
４…判定パラメータ算出部
５…失火判定部
２１…吸気圧力センサ
２２…クランクセンサ
２４…表示装置

Claims (3)

1. 複数の気筒を備える内燃機関の失火を検出する内燃機関失火検出装置において、
   前記内燃機関のクランク軸の所定のクランク角度毎に前記内燃機関の回転速度に応じた回転速度パラメータを算出し、前記回転速度パラメータの基準値を算出し、前記基準値と前記回転速度パラメータとの偏差を算出すると共に、前記偏差の積算値を算出する算出部と、
   前記積算値に基づいて失火判定を行う判定部と、
   を有し、
   前記内燃機関は、前記複数の気筒に対して行われる点火の間隔である点火間隔同士が互いに異なるものを含む不等間隔燃焼型の内燃機関であり、
   前記算出部は、前記複数の気筒において前記失火判定が行われる気筒に対する点火が行われてから前記クランク軸が所定角度回転するまでの区間を積算区間として、前記積算値を算出し、
   前記複数の気筒は、第１の気筒及び第２の気筒を含み、
   前記第１の気筒の前記積算区間は、前記第１の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから前記第１の気筒以外の前記気筒の排気行程が完了するまでの区間と重複しないように設定される区間であり、
   前記第２の気筒は、前記第２の気筒以外の気筒に対する点火が行われてから前記第２の気筒以外の前記気筒の排気行程が完了するまでの区間内に点火が行われ、前記第２の気筒以外の前記気筒の前記排気行程内で膨張行程が開始するものであり、
   前記第２の気筒の前記積算区間は、前記第２の気筒に対する点火が行われてから前記第２の気筒の膨張行程が完了するまでの区間に、前記第２の気筒以外の前記気筒の前記排気行程と前記第２の気筒の前記膨張行程とが重複する区間の長さを最長値側の限度とする所定の区間を加えた区間に設定されることを特徴とする内燃機関失火検出装置。
2. 前記第１の気筒の前記積算区間は、前記第１の気筒の前記膨張行程が完了するクランク角度で終了するように設定されることを特徴する請求項１に記載の内燃機関失火検出装置。
3. 前記積算区間は、前記複数の気筒において、前記点火間隔同士を比較してより長い点火間隔を空けてその次の気筒が点火される気筒であるほど長くなるように設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関失火検出装置。

Images