JP2023514413A - 燃焼機関およびその故障検出システム - Google Patents

Abstract

本発明は、費用対効果が高く、最小限の構成要素で堅牢な出力を提供する故障検出システム（３００）を備えた燃焼機関（１４０）を提供する。システムは第１の処理装置（２０６）を含み、これは燃焼機関（１４０）の排気ポートに近接して配置される。第１のセンサ部材（２５０）は第１の処理装置（２０６）の上流に配置され、第２のセンサ部材（２５５）は第１の処理装置（２０６）の下流に配置される。第２のセンサ部材（２５５）は、処理装置（２０６）から第１の処理装置（２０６）の最大断面寸法（Ｄ１）の１０倍の距離内にある低乱流ゾーン（Ｚ）に配置される。第１のセンサ部材（２５０）および第２のセンサ部材（２５５）に機能的に接続された検出制御ユニット（３０５）が、排気システム（２００）の変換能力の故障を提供することができる。

Description

本発明は、一般に、動力車両のための燃焼機関に関し、特に、燃焼機関のための故障検出システムに関する。

一般に、典型的には内燃（ＩＣ）エンジンである燃焼機関を有する動力車両では、吸気装置を通じて提供される混合気の燃焼によって、動力／トルクが生成される。燃焼プロセスの結果として生じるガスは、燃焼機関からマフラにガスを導く配管を含む排気システムによって掃気される。また、排気システムは、ガスを、大気中に放出する前に処理するように構成される。

動力車両の燃焼機関における混合気の燃焼中に、水および二酸化炭素に加えて、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）および窒素酸化物（ＮＯｘ）のような他のいくつかの不完全燃焼ガスも放出される。一般に、これらのガスは、触媒コンバータなどの処理装置の使用のような種々の一般的なメカニズムによって、無害な化合物に変換される。車両の寿命が時とともに改善しつつある中で、エンジンの耐久性および寿命を向上させるために、処理装置の働きを監視および維持することが必要であり、そのため、システムのコストが高くなる可能性がある。さらなる課題は、そのようなシステムを二輪車や三輪車のような小型車両においてコスト効率的に提供することである。

一般に、二輪車および三輪車のような動力車両では、排気システムは、排気システム内に選択的に配置された２つ以上の処理装置を有することができる。たとえば、第１の処理装置は、シリンダヘッドの排気ポートに近接して配置されてよく、他の処理装置は、第１の処理装置の下流に続いて配置されてよい。処理装置は、二方向処理装置もしくは三方向処理装置、または排気ガスを処理するための選択的負荷を有する装置であり得る。このように、ガス処理装置は、排気ガスの有害成分の処理に役立つ排気システムの重要な要素である。

処理装置は、白金、パラジウム、ロジウム、または他の同様の金属のような貴金属が充填された基板を含む。このため、関連するコストの割増しにより、処理装置は排気システムの「貴重な要素」となる。この基板は、活性化温度範囲で活性化するが、潜在的に基板を損傷させる可能性のある高温に対して敏感である。一般に、ラムダセンサのような第１のセンサ部材が処理装置の上流に設けられ、同じ処理装置の下流に第２のセンサ部材が設けられる。第１のセンサ部材は、排気システムを通過する排気ガスの酸素含有量を測定するための手段として機能し、それにより、電子制御ユニットのような空燃比制御装置に閉ループフィードバックを提供するのに使用することもできる。さらに、第２のセンサ部材はまた、処理装置での処理の後に第２のセンサ部材に到達するガスの酸素含有量を測定するための手段としても使用される。したがって、第２のセンサ部材は、処理装置の機能的状態を評価するのにも役立ち、それにより、処理装置の故障の検出が可能になる。

たとえば、一部の車両では、処理装置は、接触されるいかなる点からも離れたマフラ本体近傍またはマフラ本体内に配置され、また環境要因の影響を受けないように配置される。また、第２の処理装置が上記の処理装置の上流に配置されてもよい。そのような条件では、各処理装置の近くに複数の要素を配置することになり、システムがより高価になる。また、排気システムには、これらの処理装置およびセンサ部材が実装される。構成要素の数が増えると、いずれか１つの要素の故障があれば誤データをもたらすので、多くの要素があることにより、システムの誤動作の可能性が増大する。さらに、センサ部材は、処理装置に対するセンサ部材の位置によっては、処理装置の機能状態に関して誤ったデータを電子制御ユニットに提供する可能性もある。たとえば、システムが処理装置の状態の誤情報を提供した場合、それがユーザまたは環境に影響を与える可能性がある。たとえば、処理装置が動作していないときに、処理装置の適切な機能状態に関する誤った情報をシステムが提供した場合、それは環境に有害な結果をもたらすであろう。あるいは、処理装置が適切に機能しているときに、処理装置が故障したという誤った情報をシステムが提供した場合、費用がかかる排気システムの完全な交換を不必要に行うことになる。したがって、課題は、費用対効果が大きい高信頼システムであると同時に、最小限の誤りでまたは誤り無しに処理装置の状態を示すことができるシステムを提供することである。

さらに、既知の技術によれば、処理装置がマフラ内に配置されることがある。マフラ内へのセンサ部材の設置は、それが実質的に車両の後部とさらに車両の下部に配置されるので複雑であり、それにより損傷および故障を起こしやすい。さらに、マフラ本体に配置されたセンサから制御ユニットまでの電気的接続も、距離やマフラからの放熱などのために複雑である。

したがって、上記および他の欠点に対処する車両用の排気システムが必要とされている。

本発明は、燃焼機関およびその故障検出システムを提供する。特に、小型の動力車両のための燃焼機関。

本発明の実施形態による、例示的な動力車両の右側面図である。 本発明の実施形態による、パワーユニットの拡大右側面図である。 本発明の実施形態による、排気システムの概略図である。 本発明の実施形態による、排気システムをその軸に直交して切り取った部分の概略断面図である。 本発明の実施形態による、排気システムの一部分および対応する故障検出システムの概略図である。 本発明の実施形態による、処理装置の後の排気システムにおける乱流のグラフ表示である。 本発明の実施形態による、故障検出システムの動作の方法のフローチャートである。 本発明の第４の実施形態による、時間に対して描かれた第１のセンサ部材の出力の概略図である。 本発明の実施形態による、第２のセンサ部材の出力の概略図（１）である。 本発明の実施形態による、第２のセンサ部材の出力の概略図（２）である。 本発明の実施形態による、第２のセンサ部材の出力の概略図（３）である。 本発明の実施形態による、第２のセンサ部材の出力の概略図（４）である。

添付の図面を参照して二輪車両の実施形態に関して詳細な説明を行う。図面を通して同じ番号が同様の特徴および構成要素を参照するために使用される。

燃焼機関は、複数の処理装置を備える排気システムを含む。燃焼機関の排気ポートに近接する第１の処理装置を含む、複数の処理装置。第１の処理装置は、着火温度に迅速に達することができる。

一実施形態では、第１のセンサ部材は、第１の処理装置の上流に配置され、第２のセンサ部材は、低乱流ゾーンにおいて第１の処理装置の下流に配置され、低乱流ゾーンは、第１の処理装置の直径の１０倍の距離内にある。第２の処理装置は、第１の処理装置から出る排気ガスの速度が速いために低乱流である領域に配置され、それにより誤りを最小にする。さらに、後続の処理装置（第１の処理装置の後に配置される処理装置）についてセンサ部材を設ける必要がなくなる。

したがって、本発明は、そのような複雑な設計要件を除去し、それにより、様々な構造構成を有する二輪車または三輪車のような任意の動力車両に適合するようにシステムを簡潔にする。さらに、システムは、排気システム全体の故障を検出するためにセンサ部材を２つしか必要とせず、したがって費用対効果の高いシステムになる。また、排気システムに様々な取り付けポイントを設ける必要がなくなり、それにより、排気システムの漏れポイントの数が減らされる。排気システムに設けられる取り付けポイントの数が増えると、取り付けポイントも時間経過とともに漏れポイントとなり得るので、排気ガスがこれらの取り付けポイントから漏れやすくなり、これは望ましくない。本発明は、上記の欠点に対処する。

一実施形態では、第１の処理装置は、（一次的な処理装置の役割をする）第２の処理装置の全体的な変換能力よりも低い全体的な変換能力を有する二次的な処理装置であり、したがって、第１の処理装置は第２の処理装置よりも小さい体積を有する。したがって、第１の処理装置は、排出管またはシリンダヘッドの直径を大幅に大きくする必要なく、排出管内に収容することができ、またはシリンダに取り付けることができる。したがって、システムは、既存の二輪車および三輪車の構成にも容易に適合することができる。

一実施形態では、検出制御ユニットを含む故障検出システムが提供され、検出制御ユニットは、第１のセンサ部材および第２のセンサ部材に機能的に接続されて、それらから第１の処理装置に関してデータを受け取り、それにより、排気システムの変換能力の故障を決定する。「変換能力」という用語は、排気ガスを処理する、たとえば、一酸化炭素、炭化水素排出物、窒素酸化物および他の排出物を処理するためのシステムの能力を指す。排気ポートに近接する第１の処理装置を有する排気システムは、故障が起きる場合、初期故障として第１の処理装置の故障が生じ、それによって後続の処理装置の状態が故障検出システムにより予測され、それにより誤動作表示が引き起こされ、排気システムの交換につながる。したがって、第１の処理装置の故障は、タイムリーな修理の観点から介入を可能にする早期警告システムのように作用し、それにより、排気システムおよび／または第２の処理装置の高コストで重大な故障が回避される。

一実施形態では、第１のセンサ部材は、排出管において第１の処理装置のすぐ上流に配置される。別の実施形態では、第１のセンサ部材は燃焼機関のシリンダヘッドに取り付けられる。

本発明のシステムは、設計者が縦型エンジン、前傾エンジン、または横型エンジンにおいて解決策を容易に取り入れる自由と柔軟性を有することを可能にするので、システムが動力車両の様々な構成に適合されることが可能であり、第２のセンサ部材が、排出管上の選択された円周領域にしっかりと配置される。選択された円周領域は、車両を基準に排気システムの下向き側または横方向外向き側のいずれからも離れて配置され、それにより、地面または近くの部品からの追加のクリアランスを不要にするとともに、偶発的な石の衝突などによる潜在的な損傷を回避する。

図面の右上隅に設けられた矢印はいずれも車両を基準にした方向を示し、矢印Ｆは前方向を示し、矢印Ｒは後方向を示し、矢印ＵＰは上方向を示し、矢印Ｄｗは下方向を示し、矢印ＲＨは右側を示し、矢印ＬＨは左側を示す。

図１は、本発明による例示的な動力車両１００の側面図を示す。動力車両（簡潔にするために「車両」と呼ぶ）１００は、車両１００の様々な部品を支持するためのボディフレーム１０５を含む。ボディフレーム１０５は、その前端部にヘッドチューブ１１０を含む。ヘッドチューブ１１０は、図示されないステアリングシャフトを特定の範囲で回転可能に支持する。ステアリングシャフトの上部にはハンドルバー１１５が接続されている。ハンドルバー１１５は、車両１００を操舵するために使用され、ステアリングシャフトを介して前輪１２０に接続され、前輪１２０は、フロントフォークアセンブリ１２５に接続されている。前輪１２０の少なくとも上部はフロントフェンダ１３０によって覆われ、それにより、ステアリングシャフトまたは車輪１２０後方に向かって泥および水が逸れるのを防止する。

燃料タンク１３５がボディフレーム１０５の前部に取り付けられ、ハンドルバー１１５のすぐ後ろに配置されている。一実施形態では、内燃ＩＣエンジン１４０を含むパワーユニットが、ボディフレーム１０５に取り付けられる。本実施形態では、パワーユニットは、ボディフレーム１０５に固定して取り付けられる。シート１４５が燃料タンク１３５の後方に配置される。シート１４５は、フロントライダ部分およびリアピリオン部分を含む。

視認性を提供するために、ヘッドランプユニット１５０が車両１００の前部に設けられている。本実施形態では、ヘッドランプユニット１５０はフロントフォークアセンブリ１２５に取り付けられている。フロントフォークアセンブリ１２５、フロントサスペンションシステムを形成し、減衰構成要素として機能する。同様に、一実装形態では、油圧減衰装置であるリアサスペンションシステム１６５がボディフレーム１０５に接続される。リアサスペンションシステム１６５は、好ましくは車両１００の両側に少なくとも１つのリアサスペンションを備える。しかしながら、別の実施形態では、動力車両１００は、車両の左側、右側、横方向の中央、または横方向の中央からのオフセット位置のいずれかに、１つのみのリアサスペンションを有してよい。さらに、後方に延びている図示されないスイングアームが、ボディフレーム１０５の後部下部に揺動可能に接続され、リアサスペンション１６５に機能的に接続されている。後輪１２１がスイングアーム１７０の後端部で回転可能に支持されている。パワーユニット１４０によって生成された動力／トルクが、図示されないトランスミッションシステムを介して後輪１２１に伝達され、トランスミッションシステムは、後輪１１５を駆動し回転させるためにチェーンドライブ、ベルトドライブを含む。リアフェンダ１７５が、後輪１２１の少なくとも上側部分を覆うように設けられ、回転する後輪１２１によって飛び散った泥および水がマフラ、パワーユニット１４０、および近くに配置された他の部品に到達するのを防止する。

燃焼機関１４０を有するパワーユニットには排気システム２００が備えられ、排気システム２００は、燃焼機関１４０に接続された排出管２０５（図２に示す）を含む。さらに、マフラ１８５が排出管２０５に接続されている。図示された実施形態では、マフラ１８５は、車両の１つの側面に沿って配置され、後輪１２１に実質的に隣接して後方に延びている。しかしながら、マフラは、パワーユニットの下、またはシートアセンブリの下方、またはパワーユニットの後方に配置されてもよい。

車両１００の全体的な美観を高めるとともに、望ましくない異物が車両の部品に入るのを防止するために、複数のパネル１８０Ａ、１８０Ｂがボディフレーム１０５に取り付けられる。

図２は、本発明の実施形態によるパワーユニットの拡大側面斜視図を示す。本実施形態では、燃焼機関１４０はピストン軸Ｐ－Ｐ’が前傾するように配置され、つまり、それは仮想垂直線に対して鋭角である。本明細書では、パワーユニットという用語は、燃焼機関に限定されず、コンビネーションエンジンを補助することができ、または燃焼機関とは独立して動作することができる追加の電気モータを含み得る。別の実施形態では、パワーユニットは横型であってよく、その場合、ピストン軸が仮想垂直線に対して実質的に直交する。燃焼機関１４０は、シリンダブロック２０２によって画定されるシリンダ部分を含む。シリンダブロック２０２は、燃焼機関１４０のクランクケース２０４に取り付けられる。クランクケース２０４は、車両１００のボディフレーム１０５に接続される。一実施形態では、パワーユニットはボディフレーム１０５に固定して取り付けられる。別の実施形態では、パワーユニットはボディフレームに揺動可能に取り付けられる。しかしながら、別の実施形態では、パワーユニットが揺動部材に固定して取り付けられ、揺動部材がボディフレームに揺動可能に接続される。

さらに、シリンダブロック２０２は、図示されないバルブアセンブリを含むシリンダヘッド２０１を支持する。バルブアセンブリは、混合気の燃焼が起きるシリンダ部分へ混合気が入れるようにする。その後、バルブアセンブリは、シリンダ部分から既燃ガスが消散するのを可能にする。空気導入システムは、空気燃料供給システムとともに、図示されない入力ポートを設けられたシリンダヘッド２０１の一方の側壁に接続される。本実施形態では、入力ポートはシリンダヘッド２０１の後部に設けられる。さらに、排気ポート２０３は、入力ポートと実質的に反対側であるシリンダヘッド２０１の他方の側壁に設けられる。本実装形態では、排気ポート２０３はシリンダヘッド２０１の前方側壁に設けられ、排気システム２００は排気ポート２０３に接続される。

排気システム２００は、シリンダヘッド２０１をマフラ１８５に出力する排出管２０５を含む。排出管２０５の上流端部は、シリンダヘッド２０１の排気ポート２０３に接続される。図示の実施形態では、排出管２０５は、車両１００の一方の側面ＲＨ／ＬＨに向かって下方に延び、次いで、マフラ１８５に向かって後方に延びている。排気システム２００には、排気システム２００に配置された複数の処理装置が設けられる。図示の実施形態では、排出管２０５は、第１の受容部２０７を含み、第１の受容部２０７は、燃焼機関１４０の排気ポート２０３に近接して配置された第１の処理装置２０６を収容することができる。第１の処理装置２０６は、第１の処理装置２０６の着火のために活性化温度を迅速に達成するように、排気ポート２０３の排気ポート端部から所定の距離に配置される。さらに、排気システム２００は、第２の処理装置を受け入れることができる一次的な受容部を含むことができる。

図３は、本発明の実施形態による排気システムの斜視図を示す。図示の実施形態では、第２の処理装置２０８が第１の処理装置の下流部分に配置される。したがって、排気ガス流路を考慮したとき、第１の処理装置２０６は第２の処理装置２０８に対して上流にある。一実装形態では、第２の処理装置２０８は、排出管の中間部分の実質的に後に配置され得る。

第１のセンサ部材２５０は第１の処理装置２０６の上流に配置され、第２のセンサ部材２５５は第１の処理装置２０６の下流に配置される。図示の実施形態では、第１のセンサ部材２５０はシリンダヘッド２０１に配置され得る。一実施形態では、第１の処理装置２０６は、一次的な処理装置の役割をする第２の処理装置２０８の体積よりも実質的に小さな体積を有する、二次的な処理装置の役割をする。たとえば、一実施形態では、第２の処理装置のコーティング体積は、第１の処理装置２０６のコーティング体積の約１２０％から５００％である。言い換えれば、第１の処理装置２０６は、第２の処理装置の全体的な変換能力よりも低い全体的な変換能力を有している。そのような第１の処理装置２０６は、排出管２０５の直径を大きくする必要なく、排出管２０５内にコンパクトに収容され、第１の処理装置２０６により生成される背圧が最小限にされる。第１の処理装置２０６と比べて体積の大きくなり得る第２の処理装置２０８は、マフラ１８５のマフラ本体１８１に収容される。

しかしながら、別の実施形態では、第２の処理装置は、第１の処理装置の上流で、たとえば排気管内に配置されてよく、第２の処理装置は、第１の処理装置よりも全体的な変換効率が高い一次的な処理装置の役割をする。

さらに、（図５に示す）検出制御ユニット３０５は、通過するガスに関するデータを受け取るために、第１のセンサ部材２５０および第２のセンサ部材２５５に機能的に接続される。第２のセンサ部材２５５は、低乱流ゾーンＺに配置され、低乱流ゾーンＺは、排気ガスの流れの経路に沿って第１の処理装置の（図５に示す）最大断面寸法Ｄ１の１０倍以下の距離にある。たとえば、一実施形態では、最大断面寸法は、円形の断面を有する第１の処理装置の直径である。第２のセンサ部材２５５は、二次的な処理装置を出る排気ガスに関する誤りが最小限であるか誤りがないデータを提供するように配置される。第２のセンサ部材２５５は、第１の処理装置２０６のノズル効果によりもたらされる高速度の流れによって排気ガスの乱流が少ない位置に配置される。したがって、低乱流ゾーンＺに配置された第２のセンサ部材２５５は、検出制御ユニット３０５に提供される情報の歪みが小さいので、正確なデータを提供し、それにより、信頼できるシステム解決策を与える。

さらに、一実施形態では、第２の処理装置２０８の劣化が、第１の処理装置に関連するセンサ２５０、２５５から取得されたデータに応じて、検出制御ユニット３０５によって推定され、それにより、第２の処理装置２０８に後続する追加のセンサ部材の設置が不要にされる。第１の処理装置の故障は第２の処理装置よりも早く発生するので、第１の処理装置の故障の検出に焦点が当てられる。

図４は、本発明の実施形態による、第２のセンサ部材における排出管の軸に直交して見た排出管の断面図である。第２のセンサ部材２５５は、排出管２０５の円周上に配置され、第２のセンサ部材２５５は、排出管２０５の円周のうちの約２７０度である第１の角度βの周りに画定された円周領域ＣＲ内に配置される。言い換えれば、第１のセンサ部材２５０は、排気システム２００の排出管２０５の内向き側にまたは垂直方向に引かれる仮想の線の１３５度の角度内に配置される。

センサ部材２５５は、選択された円周領域ＣＲから離れた非センサ領域ＮＳＲと呼ばれる領域の周りに配置されないように制限される。非センサ領域ＮＳＲは、車両１００の下方側または外側を向くように設けられ、それにより、センサ部材が、下方側（石または隆起との衝突を回避する）および外側（横方向の障害物との衝突を回避する）から離れるように配置される。排気システム２００の非センサ領域ＮＳＲは、排出管２０５の向きに関係なく、センサ部材２５５をたとえば排出管２０５上に安全に配置するのに役立ち、それにより、センサ部材２５５は、隆起や石のような異物や粒子との強いまたは速い接触による物理的損傷から保護されて機能を維持することができる。

図５は、本発明の実施形態による排気システムの概略図を示す。排出管２０５は、第１の受容部２０７で第１の処理装置２０６を収容し、第１の受容部２０７は、上流部分２３０および下流部分２３１を有している。排気ガスＥＧは、シリンダヘッド２０１から上流部分２３０に到達して、第１の処理装置２０６に到着し、そこで排気ガスの処理が行われ、次いで、ガスは下流部分２３１に到達する。第１の処理装置２０６は、最大断面寸法Ｄ１大断面寸法Ｄ１を有しており、一実施形態では、その断面寸法は排出管２０５の直径よりも大きい。第１のセンサ部材２５０は上流部分２３０に配置され、第２のセンサ部材２５５は下流部分２３１に配置され、第２のセンサ部材２５５は、センサ部材２５５から低乱流ゾーンＺ内に配置され、それは、処理装置２０６の最大断面寸法Ｄ１の１０倍以内である。したがって、センサ部材２５５は、高乱流領域ＨＴＲから離れて配置され、それは、処理装置２５５の下流で処理装置２５５の最大断面寸法Ｄ１の１０倍を超えている。したがって、検出制御ユニット３０５は、それに電気的に接続された第１のセンサ部材２５０および第２のセンサ部材２５５から、誤り無しのデータを受け取る。検出制御ユニット３０５は、所定の値または表形式の値に基づいてデータを分析し、それにより、処理装置２０６の動作状態を決定する。処理装置２０６の故障の場合、検出制御ユニット３０５は、視覚的表示または音声表示などであり得る誤動作表示システム３１０をトリガする。

図６は、本発明の実施形態による、第１の処理装置の後の排気システムにおける乱流のグラフを示す。グラフは、第１の処理装置の後の排気システムにおける乱流の変化を表している。図に見られるように、乱流曲線の領域ＲＺでは、排気ガスＥＧの乱流は、第１の処理装置を出ていくガスのノズル効果により低くなり、排気ガスは高速度で移動して、第２のセンサのデータにおける歪みを最小限にする。たとえば、排気ガスＥＧは、そこに設けられた通路のような様々な孔を通過するので、そこから出るときにノズル効果を生じる。したがって、ガスは、低乱流ゾーンＺに類似した領域ＲＺの終わりまで高速度を維持する。しかしながら、排出管における高乱流領域ＨＴＲに類似する領域ＲＺの後では、排気ガスＥＧは、速度の低下に対してまたは乱流の発生により、誤ったデータを提供し、それにより、不正確なデータを検出制御ユニット３０５に提供する傾向がある。低乱流領域Ｚに配置されたセンサは、変動が最小限で信頼できるデータを提供することができる。したがって、本発明の排気システム２００および対応する故障検出システム３００は、機能状態が正確なデータに基づくので、高信頼および堅牢なシステムとして機能することができる。

続いて、このデータに基づいて、システム３００は、第１の処理装置２０６の下流に配置された第２の処理装置２０８の故障を診断および／または推定できることになる。排気ポートに実質的に近接して配置される２０６の故障は、まず燃焼機関からの高温にさらされることにより発生するので、システムは、交換またはメンテナンスを必要とする可能性のある排気システム２００の早期故障を検出できることになる。

図７は、本発明の実施形態による、故障検出システム３００による排気システムの故障検出の方法を示す。ステップＳ１で、故障検出システム３００（「システム」と呼ぶ）は、信号を読み取って所定の値と比較することにより、センサ部材２５０、２５５の故障があるか確認する。次いで、ステップＳ２で、システム３００はセンサの準備ができているか確認する。ステップＳ１またはＳ２でセンサが故障していると認められた場合、システム３００はステップＳ３でセンサ交換を指示する。Ｓ２でセンサが機能していると認められた場合、ステップＳ４で、システム３００は、所定の条件で第１のセンサ部材２５０および第２のセンサ部材２５５の出力を計算する。所定の条件は、センサ部材２５０、２５５から有効な信号を得るための所定のエンジン速度、所定のスロットル位置、所定の温度などとすることができる。ステップＳ５で、システム３００は、曲線Ｘ１の下の面積の別の曲線Ｘ２の下の面積との第１の比を計算し（図８および図９ａ～図９ｄで説明）、第１の所定／事前設定値と比較する。第１の比（Ｘ１対Ｘ２）が所定の値よりも大きい場合、システム３００は次の確認に進む。ステップＳ６で、システム３００は、曲線Ｙ１の振幅と曲線Ｙ２の振幅の第２の比が第２の所定／事前設定値よりも大きいかどうかを確認する。第２の比（Ｙ１対Ｙ２）が第２の所定の値よりも大きい場合、システムはそれを処理装置２５０／２５６の誤動作として識別し、ステップＳ７で、システム３００は、排気システム（特に変換システム）の誤動作を表示する。ステップＳ８で、システム３００は排気システムの交換を指示してよく、これはサービスまたはメンテナンスの終わりに提供されてよい。本主題の上述の方法は、排気システムの状態を決定するために第１の比と第２の比の両方を考慮するようにシステムが適合できるので、排気システムの状態の誤検出を低減する。

図８は、本発明の実施形態による、時間に対して描かれた第１のセンサ部材の出力を示す。信号の振幅は混合物に類似しており、たとえば、混合物が濃い場合は振幅が高く（正）、混合物が薄い場合は振幅が低い（負）。排気ガスの処理の前に、たとえば処理装置２０６の前に、パルス信号である第１のセンサ部材２５０における出力がある。信号は、面積Ｘ１および振幅Ｙ１を有する。

さらに、図９ａから図９ｄは、様々な条件における第２のセンサ部材２５５の出力を示す。図９ａでは、システムは、処理装置２０６が完全に機能しているときの第２のセンサ部材２５５の出力を示す。図９ｄは、処理装置２０６が故障しているときの第２のセンサ部材２５５の出力を示す。図に見られるように、処理装置２０６の劣化によって、信号は振幅Ｙ２および面積Ｘ２の増加を示す。さらに、システムは面積とともに振幅もチェックして誤算を回避するように適合されており、それにより、故障検出のための堅牢なシステムにされている。

上述の様々な実施形態は組み合わされてさらなる実施形態を提供し得る。また、実施形態の態様は特定の実施形態に必ずしも限定されない。示した図は例示を目的としており、上記の開示に鑑みて、本主題の範囲内で本主題の多くの改変および変形が可能である。

１００ 車両
１０５ ボディフレーム
１１０ ヘッドチューブ
１１５ ハンドルバー
１２０ 前輪
１２１ 後輪
１２５ フロントフォークアセンブリ
１３５ 燃料タンク
１４０ 燃焼機関
１４５ シート
１５０ ヘッドランプユニット
１６５ リアサスペンション
１８０ マフラ
１８１ マフラ本体
２００ 排気システム
２０１ シリンダヘッド
２０２ シリンダブロック
２０３ 排気ポート
２０４ クランクケース
２０５ 排出管
２０６ 第１の処理装置
２０７ 第１の受容部
２０８ 第２の処理装置
２１１ 第１のベンド
２３０ 上流部分
２３１ 下流部分
２５０ 第１のセンサ部材
２５５ 第２のセンサ部材
３００ 故障検出システム
３０５ 検出制御ユニット
３１０ 誤動作表示
ＣＲ 円周領域
Ｄ１ 直径
ＥＧ 排気ガス
Ｆ－Ｒ 長手方向
ＲＨ／ＬＨ 側面
Ｘ１／Ｘ２ 面積
Ｙ１／Ｙ２ 振幅
Ｚ 低乱流ゾーン
ＨＴＲ 高乱流領域
β 第１の角度

Claims (10)

1. 動力車両のための燃焼機関（１４０）であって、
   排気システム（２００）を備え、前記排気システム（２００）は、
   複数の処理装置（２０６、２０８）であって、第１の処理装置（２０６）および第２の処理装置（２０８）を含み、前記第１の処理装置（２０６）は、前記第２の処理装置（２０８）の上流において、前記燃焼機関（１４０）の排気ポート（２０３）に近接して配置される、複数の処理装置（２０６、２０８）と、
   低乱流ゾーン（Ｚ）において前記第１の処理装置（２０６）の下流に配置された第２のセンサ部材（２５５）であって、前記低乱流ゾーン（Ｚ）は、前記第１の処理装置（２０６）の最大断面寸法（Ｄ１）の１０倍の距離内にある、第２のセンサ部材（２５５）と
   を備える、燃焼機関（１４０）。
2. 検出制御ユニット（３０５）に、前記第２のセンサ部材（２５５）からデータを受け取るために、前記センサ部材が機能的に接続され、前記検出制御ユニット（３０５）は、前記排気システム（２００）の変換能力の故障を検出するように構成される、請求項１に記載の燃焼機関（１４０）。
3. 前記第１の処理装置（２０６）は、前記排気システム（２００）の排出管（２０５）の周りに配置され、前記第２のセンサ部材（２５５）は、前記排出管（２０５）の円周上の選択された円周領域（ＣＲ）に配置され、前記選択された円周領域（ＣＲ）は、非センサ領域（ＮＳＲ）から離れた第１の角度（β）の周りに配置され、前記非センサ領域（ＮＳＲ）は、前記燃焼機関（１４０）を支持する動力車両（１００）の下方側および少なくとも部分的に横方向に外方側のうちの少なくとも一方に面するように配置される、請求項１に記載の燃焼機関（１４０）。
4. 前記排気システム（２００）は、前記第１の処理装置（２０６）の下流に配置された第２の処理装置（２０８）を含み、前記検出制御ユニット（３０５）は、前記第２のセンサ部材（２５５）から前記第１の処理装置（２０６）および前記第２の処理装置（２０８）のいずれかの故障を検出することができる、請求項１に記載の燃焼機関（１４０）。
5. 前記第１の処理装置（２０６）が二次的な処理装置の役割をし、前記第２の処理装置（２０８）が一次的な処理装置の役割をし、前記第２の処理装置（２０８）は、前記第１の処理装置（２０６）よりも高い全体的な変換能力を有している、請求項１に記載の燃焼機関（１４０）。
6. 前記排気システム（２００）は、前記第１の処理装置（２０６）の上流に配置された第１のセンサ部材（２５０）を含み、前記検出制御ユニット（３０５）は、前記第１のセンサ部材（２５０）に機能的に接続され、検出制御ユニット（３０５）は、前記第１のセンサ部材（２５０）および前記第２のセンサ部材（２５５）からのデータを比較することができる、請求項１に記載の燃焼機関（１４０）。
7. 燃焼機関（１４０）の排気システム（２００）のための故障検出システム（３００）であって、
   複数の処理装置のうちの第１の処理装置（２０６）の上流に配置された第１のセンサ部材（２５０）であって、前記第１の処理装置（２０６）は、前記排気システム（２００）において、前記燃焼機関（１４０）の排気ポート（２０３）に近接して配置される、第１のセンサ部材（２５０）と、
   前記第１の処理装置（２０６）の下流に配置された第２のセンサ部材（２５５）であって、前記第２のセンサ部材（２５５）は、低乱流ゾーン（Ｚ）に配置され、前記低乱流ゾーン（Ｚ）は、前記第１の処理装置（２０６）の最大断面寸法（Ｄ１）の１０倍の距離内にある、第２のセンサ部材（２５５）と、
   前記第１のセンサ部材（２５０）および第２のセンサ部材（２５５）からのデータのために、前記第１のセンサ部材（２５０）および前記第２のセンサ部材（２５５）に機能的に接続された検出制御ユニット（３０５）であって、前記検出制御ユニット（３０５）は、前記第１のセンサ部材（２５０）および前記第２のセンサ部材（２５５）からのデータを比較することができ、前記検出制御ユニット（３０５）は、前記排気システム（２００）の変換能力の故障を検出することができる、検出制御ユニット（３０５）と
   を備える故障検出システム（３００）。
8. 前記故障検出システム（３００）は、誤動作表示（３１０）を含み、前記検出制御ユニット（３０５）は、前記排気システム（２００）の変換能力の故障の検出に応じて誤動作表示（３１０）を引き起こすことができる、請求項６に記載の排気システム（２００）のための故障検出システム（３００）。
9. 前記第１のセンサ部材（２５０）および前記第２のセンサ部材（２５５）は、ラムダセンサ、酸素センサ、または酸素含有量を測定できる任意の既知のセンサを含む、請求項６に記載の排気システム（２００）のための故障検出システム（３００）。
10. 排気システム（２００）の故障検出の方法であって、
    第１の処理装置（２０６）の上流に配置された第１のセンサ部材（２５０）と、前記第２のセンサ部材（２５５）の下流において低乱流ゾーン（Ｚ）内に配置された第２のセンサ部材（２５５）の第２のセンサ部材（２５５）とについてセンサの準備ができているかを確認するステップであって、前記第１の処理装置（２０６）は、前記排気システム（２００）の複数の処理装置の一部であり、前記第１の処理装置（２０６）は、排気ポート（２０３）に近接して配置される、ステップと、
    所定の条件で前記第１のセンサ部材（２５０）および前記第２のセンサ部材（２５５）の出力を計算するステップと、
    前記第１のセンサ部材（２５０）と前記センサ部材（２５５）の前記出力の曲線の下の面積の第１の比を計算し、前記第１の比を第１の所定の値と比較するステップと、
    前記第１のセンサ部材（２５０）と前記センサ部材（２５５）の前記出力の振幅の第２の比を計算し、前記第２の比を第２の所定の値と比較するステップと、
    前記比較された値に応じて、前記検出制御ユニット（３０５）によって誤動作表示を引き起こすステップと
    を含む方法。

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