JP2006183502A - エンジンの失火検出装置並びに方法、及び鞍乗型車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】 排気系に導入される空燃比を考慮してエンジンの失火検出に応じた出力を適正化する。
【解決手段】 エンジン12の失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段による失火の検出結果に応じて点灯するMIL44と、エンジン12の排気ガスを流通させる排気系の空燃比に関する空燃比関連データとして吸気管圧力、エンジン12の回転数、及び二次空気量制御バルブ34の開閉状態を取得する空燃比関連データ取得手段と、前記空燃比関連データ取得手段により取得される空燃比関連データに応じて、MIL44の点灯を制限するECU42と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図2
【解決手段】 エンジン12の失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段による失火の検出結果に応じて点灯するMIL44と、エンジン12の排気ガスを流通させる排気系の空燃比に関する空燃比関連データとして吸気管圧力、エンジン12の回転数、及び二次空気量制御バルブ34の開閉状態を取得する空燃比関連データ取得手段と、前記空燃比関連データ取得手段により取得される空燃比関連データに応じて、MIL44の点灯を制限するECU42と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
本発明はエンジンの失火検出装置並びに方法、及び鞍乗型車両に関し、特にエンジンの失火検出に応じた出力(例えば警告灯の点灯又は点滅等)の適正化に関する。
自動二輪車等の鞍乗型車両にも環境対策が迫られている。特にエンジンの失火は、エンジンの排気ガスを悪化させることから、その発生をできるだけ正確に検知して出力することが望ましい。
一方、エンジンの中には、その排気系に二次空気が導入されるようになったものがあり、これにより排気ガスに含まれるHC(ハイドロカーボン)やCO(一酸化炭素)を排気ポートやエキゾーストパイプ内で酸化させ、水蒸気や二酸化炭素に変換するようにしている。また、排気系に触媒(キャタライザー)が設けられている場合には、該触媒により排気ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)も還元される。従って、最終的なエンジンの排気ガスの内容は、これら排気系の排ガス浄化作用によって異なることになり、エンジンの失火検出に応じた出力を実施すべきか否かは、排気系の排ガス浄化作用の大きさを考慮して判断すべきである。
この点、下記特許文献1に記載されたエンジンの失火診断装置は、触媒温度や前回失火からの点火数に基づいて排気ガス排出量を演算するようにしており、排気系の排ガス浄化作用の大きさを考慮して失火診断の精度を向上させている。
特開2000−170524号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載されているのは、触媒温度とHCの浄化率との関係をテーブルにするとともに、前回失火からの点火数と触媒性能の回復率との関係もテーブルにして、それらテーブルを参照して排ガス排出量を演算するものであり、排気系に導入されるガスの空燃比(燃料に対する空気の比率)を考慮していない。排気系に導入されるガスの空燃比は排気系の排ガス浄化作用に大きな影響を与えることから、これを考慮してエンジンの失火検出に応じた出力を実施することが望ましい。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、排気系の空燃比を考慮してエンジンの失火検出に応じた出力を適正化することができるエンジンの失火検出装置並びに方法、及び鞍乗型車両を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るエンジンの失火検出装置は、エンジンの失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段による失火の検出結果に応じた出力を行う出力手段と、前記エンジンの排気ガスを流通させる排気系の空燃比に関する空燃比関連データを取得する空燃比関連データ取得手段と、前記空燃比関連データ取得手段により取得される空燃比関連データに応じて、前記出力手段による出力を制限する出力制限手段と、を含むことを特徴とする。
また、本発明に係るエンジンの失火検出方法は、エンジンの失火を検出する失火検出ステップと、前記失火検出ステップでの失火の検出結果に応じた出力を行う出力ステップと、前記エンジンの排気ガスを流通させる排気系の空燃比に関する空燃比関連データを取得する空燃比関連データ取得ステップと、前記空燃比関連データ取得ステップで取得される空燃比関連データに応じて、前記出力ステップでの出力を制限する出力制限ステップと、を含むことを特徴とする。
本発明では、排気系の空燃比に応じて失火の検出結果に応じた出力を制限するようにしたので、例えば排気系の空燃比が上昇すれば出力を制限する等して、エンジンの失火検出に応じた出力を適正化することができる。ここで、失火の検出結果に応じた出力の制限は、失火の検出そのものを禁止又は抑制するものであってもよいし、失火が検出された場合にそれに応じた出力を禁止又は抑制するものであってもよい。
本発明の一態様では、前記排気系には触媒が備えられる。触媒の作用も排気系の空燃比に応じて大きさが変化するため、この態様によれば、エンジンの失火検出に応じた出力を適正化できる。
また、本発明の一態様では、前記空燃比関連データは、前記エンジンの回転数を示すデータである。エンジンの回転数が上昇すると脈動により排気系に導入される酸素の量が少なくなり、排気系の空燃比は低下する。逆にエンジンの回転数が下降すると脈動により排気系に導入される酸素の量が多くなり、排気系の空燃比は上昇する。このため、この態様によっても、排気系の空燃比の高低を判断することができる。
また、本発明の一態様では、前記エンジンは、前記排気系に二次空気を導入する二次空気導入手段を備え、前記空燃比関連データは、前記二次空気導入手段による前記二次空気の導入の有無又は導入量を示すデータである。この態様によっても排気系の空燃比の高低を好適に判断することができる。
また、本発明の一態様では、前記空燃比関連データは、前記排気系に含まれる排気管の内圧を示すデータである。排気ガスが排出された後の負圧によって排気系に酸素(空気)が導入される場合には、排気管の内圧が高いと酸素が導入され難い。従って、この態様によっても排気系の空燃比の高低を判断することができる。
また、本発明の一態様では、前記エンジンは、前記エンジンの燃焼室内に空気を導入する吸気管を備え、前記空燃比関連データは、前記吸気管の内圧を示すデータである。吸気管の内圧と排気管の内圧とは互いに関連している。また、一般的に、吸気管の内圧が高い場合には吸気管に多くの燃料が噴射される。このため、この態様によっても排気系の空燃比の高低を判断することができる。
また、本発明の一態様では、前記出力は、警告灯の点灯又は点滅である。こうすれば、利用者に失火検出を報知することができる。
また、本発明の一態様では、前記出力は、前記エンジンの動作制限である。動作制限は、例えばエンジンの回転数に上限を設定するといった動作領域の限定等である。こうすれば、失火検出に応じて不適切なエンジンの動作を制限できる。
また、本発明に係る鞍乗型車両は、上記いずれかのエンジンの失火検出装置を備えた鞍乗型車両である。鞍乗型車両は、例えば自動二輪車(スクータを含む。)、四輪バギー(全地形型車両)、スノーモービル等である。本発明によれば、失火検出の結果に応じた出力が適正化された鞍乗型車両を実現することができる。
以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る自動二輪車の全体構成図である。同図に示される自動二輪車は本発明に係る鞍乗型車両の一形態であり、本発明の一実施形態に係るエンジンの失火検出装置として機能するエンジン制御システムが備えられる。車体は、車体前部Aと車体後部Bから構成され、車体前部Aと車体後部Bはこの車体の骨格をなす車体フレーム49とフロア部材50とを介して連結されている。
車体前部Aは、この車体フレーム49の前端部に操向可能に取り付けられたフロントフォーク53と、このフロントフォーク53の下端部に軸支される前輪51と、フロントフォーク53の上端部に支持される操向用のハンドル47とを含んで構成されている。ハンドル47の上方には計器類が配されており、特にこの自動二輪車にはMIL(警告灯)44が設けられている。
車体後部Bは、車体の前後方向に延びてその後部側が上下に揺動可能となるようにその前部側が車体フレーム49の前後方向の中途部に軸支されるリヤアーム39と、このリヤアーム39の揺動可能な後端部に取り付けられた後輪37と、車体フレーム49の後端部とリヤアーム39の揺動可能な後端部とに掛け渡して設置するサスペンション41と、シート45の下方に配置されリヤアーム39と車体フレーム49とに支持される駆動ユニット48とを含んで構成されている。
駆動ユニット48は、シート45の前部下方に配置される4ストローク単気筒エンジン12と、自動クラッチを介してエンジンの駆動力を後輪に伝動する自動変速機構と、シート45の中央部下方に配設されるラジエータ43と、同じくシート45の中央部下方に配置される発電機(図示しない)等の各種電装装置と、を含んで構成されている。シート45の下方にはECU(エンジンコントロールユニット)42も配置されている。
図2は、本発明の実施形態に係る失火検出装置を含むエンジン制御システムの全体構成を示す図である。同図に示すように、このエンジン制御システム10は、エンジン12、ECU42、MIL44を含んで構成されている。また、エンジン12は自動二輪車に搭載されている。そして、スロットル22は自動二輪車のハンドル47に取り付けられたスロットルグリップに連結され、鞍乗型車両の搭乗者は該スロットルグリップを回転させることによりスロットル22の開度を調整できるようになっている。
このエンジン制御システム10では、ECU42にてエンジン12の回転数の変動、特に爆発行程前後の回転数(回転速度)の変動に基づき、失火を検出するようにしている。図3は、エンジン12の回転数の変動例を示しており、横方向はクランク角を示しており、縦方向はエンジン回転数を示している。エンジン12は4ストロークエンジンであり、クランク角0〜720度が1エンジンサイクルに対応する。また、クランク角0度は圧縮上死点に対応する。また、横方向に表された複数の目盛りはそれぞれクランクパルスタイミングを示している。同図に示すように、通常燃焼時には爆発行程の前後(例えばクランク角が0度と180度)にてエンジン回転数は急激に増加している。一方、失火時には爆発行程の前後にてエンジン回転数は減少している。エンジン制御システム10では、1エンジンサイクル中に設定された2つのクランク角にてエンジン回転数を取得し、その差が所定閾値を超えない場合にはエンジン12が失火したと判断するようにしている。そして、失火検出が続く場合にはMIL44を点灯させるようになっている。
ところで、この失火検出の方法では、悪路走行時等に検出精度が低下する。すなわち、上記のようにスロットル22はスロットルグリップに連結されており、鞍乗型車両が悪路を走行する場合、搭乗者によりスロットルグリップが細かく回転操作され、それによりスロットル22の開度が細かく変動することになる。ところで、ECU42は、スロットルセンサ24により検出されるスロットル開度、吸気管圧力センサ40により検出される吸気管圧力、クランクパルスセンサ36により検出されるクランクパルスに基づいて算出されるエンジン回転数に基づき、公知の制御方法、例えばフィードフォワード制御を用いて電磁式の燃料噴射装置21を制御し、その燃料噴射量を調整するようにしている。そのため、スロットル22の開度が上記のように細かく変動すると、制御の遅れが生じ、エンジン12の燃焼室16に供給する空気と燃料の比率、すなわち空燃比の調整精度が低下する場合がある。この空燃比の調整精度の低下はエンジン12の回転数の変動にも影響を与える。この結果、悪路走行時等、スロットルグリップが搭乗者により細かく動かされる場合には、エンジン12の回転数に基づく失火検出は、その精度が低下する。そこで、本実施形態では、このようにスロットル22が細かく変動する状態を検知し、その場合にはMIL44の点灯を制限するようにしている。
ここで図2に基づき、エンジン制御システム10の構成を説明する。同図に示すように、エンジン12には、その吸気ポートに吸気管20(吸気系)が接続されており、排気ポートに排気管18(排気系)が接続されている。吸気ポートは吸気側カムシャフト23に連動する吸気バルブ25によって開閉し、排気ポートは排気側カムシャウト27に連動する排気バルブ29によって開閉する。吸気管20にはスロットルグリップに連結されたスロットル22が設けられるとともに、電子制御式の燃料噴射装置21も設けられている。また、スロットル22の近傍にはスロットルセンサ24が取り付けられており、スロットル22の開度を検出し、スロットル開度データをECU42に供給するようになっている。また、吸気管20には吸気管圧力センサ40も取り付けられており、吸気管20の内部圧力(内圧)を検出し、それをECU42に入力するようになっている。吸気管20の中途部にはエアクリーナ(エアフィルタ)26が設けられており、該エアクリーナ26にて浄化された外気はスロットル22を介してエンジン12側に流入するようになっている。そして、ECU42からの制御に応じて燃料噴射装置21から噴射される燃料と混じって混合ガスとなり、燃焼室16に流入するようになっている。燃焼室16に流入した混合ガスは点火プラグ17によって点火され、燃焼室16内で混合ガスが爆発燃焼する。その後、燃焼後の排気ガスは排気管18に流出するようになっている。排気管18には触媒28が設けられており、排気管18を流通する排気ガスは該触媒28によって浄化されるようになっている。すなわち、排気ガスに含まれるHC(ハイドロカーボン)やCO(一酸化炭素)は触媒28にて酸化され、二酸化炭素と水蒸気に変換される。また、排気ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)は触媒28にて還元されるようになっている。この触媒28の浄化作用を効率的に利用するため、排気管18のうちエンジン12の排気ポート側には二次空気を排気管18に導入するための二次空気導入路32の一端が連結されている。二次空気導入路32の他端はエアクリーナ26に連結されており、該エアクリーナ26により浄化された外気は二次空気導入路32を通って排気管18の触媒28より上流側に流入するようになっている。これにより、排気管18の酸素量が増加し、排ガスの空燃比が上昇する。その結果、触媒28における浄化作用が効率的に行われるようになっている。なお、二次空気導入路32の中途部には電磁式の二次空気量制御バルブ34が取り付けられており、ECU42からの制御によって該二次空気量制御バルブ34を開放状態としたり、逆に閉止状態としたりすることができる。また、二次空気量制御バルブ34の状態(開放状態か閉止状態か等)はECU42に入力されるようになっている。さらに、触媒28には触媒温度センサ30が取り付けられており、触媒28の温度を検出するようになっている。この触媒温度はECU42に入力されている。
その他、このエンジン12は水冷式であり、冷却水の温度を測定する冷却水温度センサ38も設けられている。冷却水温度センサ38により取得される冷却水温度もECU42に入力される。また、エンジン12のクランク14側方にはクランクパルスセンサ36が固定されている。クランク14には回転方向に沿って30度おき(図3に示すように150°の位置だけ欠けている)の外周上に突起部が形成されており、該突起部の到来を、コイル等を含んで構成されたクランクパルスセンサ36が検知し、それによりクランク角度を検出するようになっている。クランクパルスセンサ36により検出されるクランクパルスもECU42に入力される。
ECU42は、CPU、ROM、RAM等を含んで構成された公知の制御用コンピュータであり、以上のようにして各部から入力される情報に基づき、燃料噴射装置21の燃料噴射量を制御するとともに、クランクパルスセンサ36から出力されるクランクパルスに従ってエンジンの回転数を算出し、その変化量からエンジン12の失火を検知するようになっている。また、エンジン12の失火検出の結果に応じて、MIL44を点灯させるようになっている。また、ECU42では、吸気管圧力センサ40により検出される吸気管圧力に基づき、スロットル22が頻繁に操作されたか否かを判断している。そして、頻繁に操作されたと判断される場合には、失火検出に応じたMIL44の点灯を抑制するようになっている。
さらに、MIL44を点灯させるか否かを判断する場合、すなわち排ガスの悪化を判断する場合、二次空気量制御バルブ34が開放状態か閉止状態かによって判断基準を変化させるようにしている。このため、排気管18に導入される(特に触媒28に到達する)ガスの空燃比を考慮して排ガスの悪化を的確に判断できる。また、後述するようにエンジン12の回転数や吸気管圧力によっても、排気管18に導入されるガスの空燃比は変化する。このため、本実施形態では、エンジン12の回転数や吸気管圧力によっても、排ガスの悪化を判断する際の判断基準を変化させるようにしている。なお、MIL44は電球又はLEDによって構成されるもので、ECU42の制御に従って点灯したり、点滅したり、或いは消灯するようになっている。
ここで、ECU42で実現される各種機能について説明する。図4は、ECU42で実現される各種機能の関係を示す機能ブロック図である。同図にはECU42の持つ多くの機能のうち本発明に関係するものを中心に示している。これらの機能はECU42にて、該ECU42に内蔵されるROM(記憶媒体)に格納された制御プログラムを読み出し、実行することによって実現されるものである。
同図に示すようにECU42は、機能的には、履歴記憶部42a、負荷変動検出部42b、失火検出部42c、負荷フラグ記憶部42d、失火フラグバッファ42e、車両制御部42f、排ガス悪化判断部42g、失火頻度閾値算出部42h、テーブル記憶部42iを含んでいる。
失火検出部42cは、エンジンサイクル毎に、エンジン12の回転数(回転速度)の変化に基づいてエンジン12の失火を検出する。具体的には、所定の第1クランク角におけるエンジン12の回転数と、所定の第2クランク角におけるエンジン12の回転数と、の差を演算し、この回転数差が、図5に示されるテーブルから読み出された閾値ΔNe_thres以下であるか否かに応じて、失火の有無を判断する。そして、その判断結果を排ガス悪化判断部42gに順次渡す。排ガス悪化判断部42gは必要によりその値を修正してから、それを失火フラグバッファ42eに順次記憶する。失火検出部42cでは、通常燃焼したと判断される場合には失火フラグF_mf=0を排ガス悪化判断部42gに渡し、失火したと判断される場合には失火フラグF_mf=1を排ガス悪化判断部42gに渡す。なお、失火検出部42cは記憶手段を含んで構成されており、閾値ΔNe_thres、吸気管圧力及びエンジン12の回転数の関係を示すテーブル(図5)が該記憶手段に記憶されている。そして、吸気管圧力センサ40により検出される吸気管圧力、クランクパルスセンサ36により検出されるクランクパルスに基づいて算出されるエンジン12の回転数を同テーブルに照査し、失火判定に用いる上記閾値ΔNe_thresを読み出すようにしている。
失火フラグバッファ42eは、所定個数の失火フラグを記憶するようになっており、失火検出部42cが生成した失火フラグが該所定個数を超える場合には、最初に格納した失火フラグから順に削除され、新たに生成した失火フラグが格納されるようになっている。こうして、最新ものもから順に所定個数の失火フラグが失火フラグバッファ42eに格納されるようになっている。
負荷変動検出部42bは、エンジン12のスロットル22の開度の変化に応じて変化するスロットル開度連動データとして、吸気管圧力センサ40から吸気管圧力を順次取得する。そして、順次取得される吸気管圧力に基づいて、車両制御部42fがMIL44を点灯させることを制限する処理を行う。すなわち、順次取得される吸気管圧力に基づき、該吸気管圧力(すなわちスロットル開度)が激しく変動したかを評価する。そして、激しく変動したと評価される場合には、排ガスが悪化したと排ガス悪化判断部42gが判断することを制限するようにしている。ここでは、失火フラグバッファ42eに格納された失火フラグF_mfを全て0にリセットして、排ガス悪化判断部42gが当面の間、排ガスが悪化したと判断しないようにしている。そのため、負荷変動検出部42bは、吸気管圧力が激しく変動したと評価した場合、負荷フラグ記憶部42dに負荷フラグF_LF=1を記憶させるようにしている。また、吸気管圧力が激しく変動していないと評価した場合、負荷フラグ記憶部42dに負荷フラグF_LF=0を記憶させるようにしている。この負荷フラグF_LFを介して負荷変動検出部42bから排ガス悪化判断部42gに、スロットル22に激しい変動があったことが通知されるようになっている。
履歴記憶部42aは、負荷変動検出部42bによる負荷変動検出処理において生成される吸気管圧力の変動量データ(後述するΔP)を新しいものから順に所定個数だけ(所定エンジンサイクル数分の変動量データ)順次記憶している。負荷変動検出部42bでは、この所定個数の変動量データのうち最大値から最小値を減算することで、吸気管圧力の変化幅データ(後述するΔΔPm)を生成するようにしている。
排ガス悪化判断部42gは、失火フラグバッファ42eに格納された2つの失火フラグの失火フラグバッファ42eへの格納タイミングの差、すなわち失火間サイクル数(後述するCNTR)を計数し、その値が後述する失火頻度閾値CNTR_thres以下であるか否かを判断している。そして、失火間サイクル数CNTRが失火頻度閾値CNTR_thres以下となる失火(短時間再失火)の頻度を評価して、それにより排ガスの悪化を推測している。そして、排ガスの悪化が推測される場合には、車両制御部42fにMIL44の点灯を指示するようになっている。また、排ガス悪化判断部42gは、エンジンサイクル毎に負荷フラグ記憶部42dに記憶されている負荷フラグF_LFを読み出しており、その値が1であれば、すなわちスロットル22が激しく動かされていると判断されていれば、失火フラグバッファ42eに格納されている失火フラグを全て0にリセットし、MIL44が当面点灯しないようにしている。
車両制御部42fは、燃料噴射装置21の制御等、鞍乗型車両の各部を制御する。特に、ここでは排ガス悪化判断部42gからの指示に応じてMIL44を点灯させるようにしている。
失火頻度閾値算出部42hは、排ガス悪化判断部42gにおいて失火間サイクル数CNTRと比較される、失火頻度閾値CNTR_thresを算出する。ここでは、エンジン回転数が大きい場合には、短時間再失火と評価される失火が生じ易くなるよう、大きな値の失火頻度閾値CNTR_thresを生成している。これは、エンジン回転数が大きいと、脈動により排気管18に導入される二次空気の量が少なくなり、その結果、排気管18における空燃比が低下し、触媒28の浄化作用が低下する傾向にあるからである。
また、吸気管圧力が大きい場合にも、短時間再失火と評価される失火が生じ易くなるよう、大きな値の失火頻度閾値CNTR_thresを生成している。これは、一般的に、吸気管圧力が大きいと、排気系空燃比が低下する程に多くの燃料が燃料噴射装置21から噴射される制御が実行され、排気管18に多くの排ガスが流入する一方、排気管18に導入される二次空気の量には限界があることから、結果として、排気管18における空燃比が低下し、触媒28の浄化作用が低下する傾向にあるからである。
また、二次空気量制御バルブ34が開放されている場合、短時間再失火と評価される失火が生じにくくなるよう、小さな値の失火頻度閾値CNTR_thresを生成している。これは、二次空気量制御バルブ34が開放されている場合、排気管18に二次空気が導入され、触媒28の浄化作用が大きく働くようになるからである。
また、エンジン12の冷却水の温度が高い場合にも、短時間再失火と評価される失火が生じにくくなるよう、小さな値の失火頻度閾値CNTR_thresを生成している。これは、エンジン12の冷却水の温度が高い場合には触媒28の温度も一般的に高く、それ故、触媒28の浄化作用が大きく働くようになるからである。
逆に、燃料噴射装置21による燃料噴射量が多い場合、短時間再失火と評価される失火が生じ易くなるよう、大きな値の失火頻度閾値CNTR_thresを生成している。これは、燃料噴射量が多いと、触媒28の浄化能力を上回る未燃焼又は不完全燃焼のガスが触媒28に流入すると考えられるからである。
テーブル記憶部42iは、以上のようにして失火頻度閾値CNTR_thresを生成するために必要な各種テーブルを記憶している。すなわち、テーブル記憶部42iには、図6乃至図10に示すテーブル群が記憶されている。図6に示されているのは、二次空気量制御バルブ34が開放されている時の排気系空燃比(推定値)、エンジン回転数及び吸気管圧力の関係を示すテーブルである。図7に示されているのは、二次空気量制御バルブ34が閉止されている時の排気系空燃比(推定値)、エンジン回転数及び吸気管圧力の関係を示すテーブルである。図8に示されているのは、浄化係数kcと排気系空燃比(推定値)の関係を示すテーブルである。図9に示されているのは、失火間サイクル数CNTRの基本閾値CNTRBと燃料噴射量との関係を示すテーブルである。さらに、図10に示されているのは、水温補正係数kwとエンジン冷却水温度の関係を示すテーブルである。
ここで、失火検出部42cによる失火検出処理を説明する。図11は、この失火検出処理を示すフロー図である。同図に示される処理は、エンジン12の1エンジンサイクルの期間に比して極めて短い時間間隔で繰り返し実行されるものである。
この処理では、まずクランク14のクランク角CAが0°であるか否かを判断する(S101)。このとき、クランク角CAは、クランクパルスセンサ36から出力されるクランクパルスにより判断される。そして、クランク角CAが0°でなければS103に進む。一方、クランク角CAが0°であれば変数N0にその時のエンジン回転数Neを格納する(S102)。エンジン回転数Neは、失火検出部42cが、クランクパルスセンサ36から出力されるクランクパルスの時間間隔を計測することで取得している。
次に、クランク角CAが180°であるか否かを判断する(S103)。そして、180°でなければ失火検出処理を一旦終了する。一方、180°であればその時のエンジン回転数を変数N180に格納する(S104)。そして、この変数N180の値から既に記憶されている変数N0の値を減算することにより、回転数上昇量ΔNeを算出する(S105)。
続いて、現在ECU42がエンジン12に対して燃料カットを実施中であるか否かを判断する(S106)。燃料カット中であれば、失火検出のタイミングとしては不適切であるから失火を検出しなかったものとして、失火フラグF_mfに0を格納する(S110)。一方、燃料カットを実施中でない場合には、現在の運転領域が検出禁止領域に属しているか否かを判断する(S107)。検出禁止領域は、高回転域及び低負荷(低吸気管圧力)に設定されている。高回転域ではクランク14に慣性が働き、エンジン12の回転数変動が少なくなって、失火検出が困難になるからである。また、低負荷時にも爆発行程における回転数上昇が小さく、失火検出が困難になるからである。現在の運転領域が検出禁止領域に属している場合にも、失火フラグF_mfに0を格納する(S110)。
一方、現在の運転領域が検出禁止領域に属していない場合には、S105で算出された回転数上昇量ΔNeが図5に示すテーブルから得た閾値ΔNe_thresを超えるか否かを判断する(S108)。そして、閾値ΔNe_thresを超える場合には、失火フラグF_mfに0を格納し(S110)、失火検出処理を終了する。一方、閾値ΔNe_thresを超えない場合には、失火フラグF_mfに1を格納し(S109)、やはり失火検出処理を終了する。
この失火検出処理によれば、エンジンサイクル毎に、クランク角0°と180°のエンジン回転数の変化量を回転数上昇量ΔNeとして算出し、それが閾値ΔNe_thresを超えるか否かによって失火フラグF_mfを設定することができる。この際、燃料カット中及び検出禁止領域での運転中には、回転数上昇量ΔNeの値に関わらず、失火フラグF_mfに0を設定するので、信頼性の高い失火検出を実現できる。なお、以上の説明では閾値ΔNe_thresを図5に示すテーブルから都度得ることとしたが、所定の値としてもよい。
次に、負荷変動検出部42bによる負荷変動検出処理を説明する。図12は、この負荷変動検出処理を示すフロー図である。同図に示される処理も、エンジン12の1エンジンサイクルの期間に比して極めて短い時間間隔で繰り返し実行されるものである。
この処理では、まず現在のクランク角CAが所定のクランク角CA_idであるか否かを判断する(S201)。そして、所定のクランク角CA_idでなければ今回の負荷変動検出処理を終了する。一方、所定のクランク角CA_idであれば、次に吸気管圧力センサ40により検出される吸気管圧力Pmを取得する(S202)。そして、該吸気管圧力Pmに平滑化処理を施す(S203)。具体的には、次式によって平滑化済み吸気管圧力Paveを算出する。
Pave(k)=λPm(k)+(1−λ)Pave(k−1)
Pave(k)=λPm(k)+(1−λ)Pave(k−1)
なお、λは0以上1未満の定数であり、Pm(k)は今回の負荷変動検出処理のS202で取得された吸気管圧力である。また、Pave(k)は今回の負荷変動検出処理のS203で算出される平滑化済み吸気管圧力Paveであり、Pave(k−1)は前回の負荷変動検出処理のS203で既に算出された平滑化済み吸気管圧力Paveである。
次に、負荷変動検出部42bでは、S201で取得された吸気管圧力Pmから、S203で今回算出された平滑化済み吸気管圧力Paveを減算することにより、吸気管圧力の変動量データΔPを算出する(S204)。こうして算出される変動量データΔPは履歴記憶部42aに格納される。さらに、負荷変動検出部42bでは、履歴記憶部42aに記憶された所定エンジンサイクル数分の変動量データの中から最大値及び最小値を検索する(S205)。そして、最大値ΔPmaxが負であるか、又は最小値ΔPminが正であるかを判断する(S206)。最大値ΔPmaxが負であれば変動量データΔPは所定のエンジンサイクル数にわたって減少中であり、また最小値ΔPminが正であれば変動量データΔPは所定のエンジンサイクル数にわたって増加中であり、いずれの場合にも変動幅データΔΔPmを0に設定する(S208)。一方、最大値ΔPmaxが負でないか、或いは最小値ΔPminが正でない場合には、最大値ΔPmaxから最小値ΔPminを減算することにより、変動幅データΔΔPmを算出する(S207)。
そして、こうして得られる変動幅データΔΔPmが所定の閾値Pthresより大きいか否かを判断する(S209)。所定の閾値Pthresよりも大きければ、所定のエンジンサイクル数の間に吸気管圧力(すなわちアクセル開度)に大きな変動があったものと評価して、負荷カウンタCNTを1だけ増加させる(S210)。一方、所定の閾値Pthres以下であれば負荷カウンタCNTを1だけ減少させる(S211)。なお、負荷カウンタCNTに上限及び下限を設けるのが好適である。
さらに、負荷変動検出部42bでは、負荷カウンタCNTが所定の閾値CNT_thresよりも大きいか否かを判断する(S212)。そして、所定の閾値CNT_thresよりも大きければ、負荷フラグF_LFを1に設定し(S213)、その値を負荷フラグ記憶部42dに格納して負荷変動検出処理を終了する。また、所定の閾値CNT_thres以下であれば、負荷フラグF_LFを0に設定し(S214)、その値を負荷フラグ記憶部42dに格納して負荷変動検出処理を終了する。
この負荷変動検出処理によれば、エンジンサイクル毎に負荷フラグF_LFが最新の値に更新され、負荷フラグ記憶部42dに格納される。このとき、エンジンサイクル毎に、それまでの所定のエンジンサイクル数における吸気管圧力の変動幅を評価し、その大きさによって負荷カウンタCNTを増減させている。そして、負荷カウンタCNTが閾値CNT_thresを超えると負荷フラグを1に設定している。この結果、吸気管圧力の変動幅が大きい状態がある程度続くと負荷フラグが1に設定され、そうでない限り、負荷フラグは0に設定される。これにより、必要且つ十分な範囲で負荷フラグを1に設定でき、MIL44の点灯制限を最小限に押さえることができる。
次に、排ガス悪化判断部42gによる排ガス悪化判断処理を説明する。図13乃至図15は、この排ガス悪化判断処理を示すフロー図である。これらの図に示される処理も、エンジン12の1エンジンサイクルの期間に比して極めて短い時間間隔で繰り返し実行されるものである。
この処理では、まず現在のクランク角CAが所定のクランク角CA_rtであるか否かを判断する(S301)。そして、所定のクランク角CA_rtでなければ排ガス悪化判断処理を終了する。一方、所定のクランク角CA_rtであれば、負荷フラグ記憶部42dに格納されている負荷フラグF_LFを読み出し、その値が1であるか否かを調べる(S302)。そして、値が1であれば失火フラグバッファ42eに格納されている全ての失火フラグF_mfを0に変更する(S303)。そして、失火検出部42cで算出された最新の失火フラグF_mfも0に変更する(S304)。値が1でなければS303及びS304の処理はスキップする。
次に、排ガス悪化判断部42gは、失火検出部42cから渡された最新の失火フラグF_mfを失火フラグバッファ42eに格納する(305)。その後、失火フラグバッファ42eに格納された最も旧い失火フラグF_mf、つまり失火フラグバッファ42eの失火フラグの記憶個数と同数のエンジンサイクル数だけ前の失火フラグF_mfを読み出し、その値が1であるか否かを判断する(S306)。そして、値が1でなければ失火間サイクル数CNTRを1だけ増加させる(S307;図14)。そして、失火間サイクル数CNTRが上限値CNTR_max未満であれば(S308)、排ガス悪化判断処理を終了する。また、失火間サイクル数CNTRが上限値CNTR_max以上であれば、失火間サイクル数CNTRを上限値CNTR_maxに設定するとともに(S309)、失火NGカウンタCNTRRの値を零(0)にリセットしてから(S310)、排ガス悪化判断処理を終了する。
一方、図13のS306において値が1であれば、失火間サイクル数CNTRが所定の失火頻度閾値CNTR_thres以下であるか否かを判断する(S311)。失火間サイクル数CNTRは、S307、S309、或いは後述するS317の処理によって更新されるものであり、原則として、S311で読み出される失火間サイクル数CNTRは、失火フラグバッファ42eに格納された最も旧い失火フラグF_mfが生成されたエンジンサイクルと、その前に値が1の失火フラグF_mfが生成されたエンジンサイクルとの間のエンジンサイクル数である。S311において、この失火間サイクル数CNTRが所定の失火頻度閾値CNTR_thres以下であれば、失火NGカウンタCNTRRを1だけ増加させる(S312)。一方、所定の失火頻度閾値CNTR_thresより大きければ、失火NGカウンタCNTRRを1だけ減少させる(S313)。すなわち、失火NGカウンタCNTRRは失火に応じて更新されるものであり、該失火が短時間再失火であれば1だけ増加し、短時間再失火でなければ1だけ減少する。排ガス悪化判断部42gでは、その後、失火NGカウンタCNTRRが閾値CNTRR_thres以上であるか否かを判断する(S314)。そして、閾値CNTRR_thres以上であれば警告フラグF_MILを1に設定し(S315)、閾値CNTRR_thres未満であれば警告フラグF_MILを0に設定する(S316)。その後、失火間サイクル数CNTRを0にリセットして排ガス悪化判断処理を終了する(S317)。警告フラグF_MILは車両制御部42fにより定期的に読み出され、警告フラグF_MILが1であればMIL44が点灯する。
この排ガス悪化判断処理によれば、エンジンサイクル毎に負荷フラグF_LFがチェックされ、その値が1であれば失火フラグバッファ42eの内容がリセットされる。これにより、負荷フラグF_LFに1が設定され、スロットル22が頻繁に操作されていると判断されている場合に、失火フラグバッファ42eの記憶内容に従って警告フラグF_MILが1に設定されないようにできる。これにより、スロットル22が頻繁に操作されていると判断される場合にMIL44の点灯を抑制するようにしている。
また、上記排ガス悪化判断処理では、失火が生じる毎にその失火と次の失火との間のエンジンサイクル数が計数され、その値が失火間エンジンサイクル数CNTRとして利用されるようになっている。そして、失火毎に、その失火が前回の失火から短時間で再度発生した短時間再失火であれば失火NGカウンタCNTRRを1だけ増加させ、そうでなければ失火NGカウンタCNTRRを1だけ減少させている。この結果、短時間再失火に該当する失火の回数とそうでない失火の回数に応じて、失火NGカウンタCNTRRが増減するようになり、該失火NGカウンタCNTRRの大きさによって短時間再失火に該当する失火の多さを適切に評価できる。
次に、失火頻度閾値算出部42hによる失火頻度閾値算出処理を説明する。上述した失火頻度閾値CNTR_thresの大きさは失火NGカウンタCNTRRが大きな値になり易いか(つまりMIL44が点灯し易いか)、大きな値になり難いか(つまりMIL44が点灯し難いか)に関連する。失火頻度閾値算出部42hでは、各種データを用いてこの失火頻度閾値CNTR_thresの値を算出している。図16は、この失火頻度閾値CNTR_thresを算出するための失火頻度閾値算出処理を示すフロー図である。同図に示される処理も、エンジン12の1エンジンサイクルの期間に比して極めて短い時間間隔で繰り返し実行されるものである。
この処理では、まず触媒温度センサ30から触媒28の温度を取得し、該温度が所定の許容温度以下であるか否かを判断する(S401)。そして、触媒28の温度が所定の許容温度より大きい場合には、失火頻度閾値CNTR_thresの値を所定値Cに設定し(S408)、処理を終了する。所定値Cは、非常に大きな値としてMIL44が点灯し易いようにしてもよい。また、非常に小さな値としてMIL44が点灯し難く、又は点灯しないようにしてもよい。
一方、触媒28の温度が所定の許容温度以下であれば、次に二次空気量制御バルブ34が開放状態であるか、閉止状態であるかを取得する(S402)。そして、テーブル記憶部42iに記憶された、図4及び図5に示されるテーブルのうち、二次空気量制御バルブ34の状態に応じた方から排気系空燃比を取得する(S403)。すなわち、エンジン回転数Ne及び吸気管圧力を取得し、それらの値に対応する排気系空燃比(推定値)をテーブルから読み出す。図4及び図5に示されるように、二次空気量制御バルブ34が開放状態にある場合、大きな値の排気系空燃比が取得され、逆に閉止状態にある場合、小さな値の排気系空燃比が取得される。また、いずれの場合でも、エンジン回転数Neが大きいほど、大きな値の排気系空燃比が取得される。また、吸気管圧力が大きいほど、大きな値の排気系空燃比が取得される。
次に、失火頻度閾値算出処理では、図8に示されるテーブルから、S403で取得された排気系空燃比に対応する浄化係数kcを取得する(S404)。また、図9に示されるテーブルから、現在の燃料噴射装置21からの燃料噴射量に対応する基本閾値CNTRBを取得する(S405)。さらに、図10に示されるテーブルから、現在のエンジン12の冷却水の温度に対応する水温補正係数kwを取得する(S406)。
その後、失火頻度閾値算出部42hでは、S404乃至S406で取得される値を掛け合わせることにより失火頻度閾値CNTR_thresを算出し(S407)、算出処理を終了する。
この失火頻度閾値算出処理によれば、特にエンジン12の排気ガスを流通させる排気管18の空燃比に関する空燃比関連データとして、クランクパルスセンサ36により検出されるクランクパルスに基づいて取得されるエンジン12の回転数、吸気管圧力センサ40により検出される吸気管20の内圧、二次空気量制御バルブ34の開閉状態の3つを取得して、それらによって排気管18に導入される空気と燃料の比、すなわち排気系空燃比の推定値を取得することができる。そして、この排気系空燃比の推定値に従って失火頻度閾値CNTR_thresを算出することができる。
以上説明したエンジン制御システム10によれば、こうして算出される失火頻度閾値CNTR_thresを基準として用いて排ガスの悪化を判断するので、触媒28の浄化能力を考慮した的確な判断をすることができる。この結果、MIL44の点灯を高い信頼性で行うことができる。
なお、以上の説明ではスロットル22の変化に応じて変化するスロットル開度連動データとして吸気管圧力を用いるようにしたが、吸気管圧力と排気管圧力は連動しているから、排気管圧力をスロットル開度連動データとして用いてもよい。また、エンジン制御システム10ではスロットルセンサ24を備えているから、該スロットルセンサ24により検出されるスロットル22の開度をそのままスロットル開度連動データとして用いてもよい。これらの場合、上記説明において吸気管圧力をそのまま排気管圧力又はスロットル開度に置き換えればよい。
次に、負荷変動検出部42bによる負荷フラグF_LFの設定は以上の処理に限定されず、種々の方法を採用してよい。また、上記の説明では車両制御部42fは警告フラグF_MILに応じてMIL44を点灯させるようにしたが、警告フラグF_MILに応じてエンジン12の運転領域を制限してもよい。例えば、エンジン12の回転数に上限を設けたり、スロットル開度に制限を設けたり、燃料噴射量に制限を設けたりすることで、それ以上の排ガス悪化を防ぐことができる。
また、以上の説明では負荷フラグF_LFに応じて失火フラグバッファ42eをリセットし、それによりMIL44が点灯し難いようにしたが、車両制御部42fに直接MIL44の点灯を制限(禁止等)するように指示してもよい。さらに、失火検出部42cによる失火検出を停止させるようにしてもよい。
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、以上の説明では、MIL44の点灯制限を、二次空気量制御バルブ34が開放されているか、又は閉止されているかの情報を考慮して行うようにしたが、二次空気量制御バルブ4がどれだけ開放されているか、すなわち二次空気の導入量(例えばバルブ動作量)を考慮して行うようにしてもよい。
また、排気管18に導入される酸素の量に関連するデータは、上記したものに限らず、その他、排気管18の内圧を用いてもよい。また、排気管18の内部を流通する排気ガスの酸素量を検出する酸素センサを、排気管18における触媒28の上流側(エンジン12側)に設け、この酸素センサの出力を用いてMIL44の点灯制限を行ってもよい。
さらに、失火検出部42cによる失火検出は、エンジン12の回転数変動を監視する方法に限らず、他の方法であってもよい。例えば、燃焼室16内で燃焼時に発生するイオンを検知するイオン電流検出回路を備え、該イオン電流検出回路によって失火検出を行うようにしてもよい。また、エンジン12のシリンダの内部圧力や内部温度を検出するセンサを設けて、それらによって失火検出を行ってもよい。
10 エンジン制御システム、12 エンジン、14 クランク、16 燃焼室、17 点火プラグ、18 排気管(排気系)、20 吸気管(吸気系)、21 燃料噴射装置、22 スロットル、23 吸気側カムシャフト、24 スロットルセンサ、25 吸気バルブ、26 エアクリーナ、27 排気側カムシャフト、28 触媒、29 排気バルブ、30 触媒温度センサ、32 二次空気導入路、34 二次空気量制御バルブ、36 クランクパルスセンサ、37 後輪、38 エンジン冷却水温度センサ、39 リヤアーム、40 吸気管圧力センサ、41 サスペンション、42 ECU、42a 履歴記憶部、42b 負荷変動検出部、42c 失火検出部、42d 負荷フラグ記憶部、42e 失火フラグバッファ、42f 車両制御部、42g 排ガス悪化判断部、42h 失火頻度閾値算出部、42i テーブル記憶部、43 ラジエータ、44 MIL(警告灯)、45 シート、47 ハンドル、48 駆動ユニット、49 車体フレーム、50 フロア部材、51 前輪、53 フロントフォーク。
Claims (10)
- エンジンの失火を検出する失火検出手段と、
前記失火検出手段による失火の検出結果に応じた出力を行う出力手段と、
前記エンジンの排気ガスを流通させる排気系の空燃比に関する空燃比関連データを取得する空燃比関連データ取得手段と、
前記空燃比関連データ取得手段により取得される空燃比関連データに応じて、前記出力手段による出力を制限する出力制限手段と、
を含むことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1に記載のエンジンの失火検出装置において、
前記排気系には触媒が備えられる、
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1又は2に記載のエンジンの失火検出装置において、
前記空燃比関連データは、前記エンジンの回転数を示すデータである、
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載のエンジンの失火検出装置において、
前記エンジンは、前記排気系に二次空気を導入する二次空気導入手段を備え、
前記空燃比関連データは、前記二次空気導入手段による前記二次空気の導入の有無又は導入量を示すデータである、
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のエンジンの失火検出装置において、
前記空燃比関連データは、前記排気系に含まれる排気管の内圧を示すデータである、
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載のエンジンの失火検出装置において、
前記エンジンは、前記エンジンの燃焼室内に空気を導入する吸気管を備え、
前記空燃比関連データは、前記吸気管の内圧を示すデータである、
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載のエンジンの失火検出装置において、
前記出力は、警告灯の点灯又は点滅である、
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載のエンジンの失火検出装置において、
前記出力は、前記エンジンの動作制限である、
ことを特徴とするエンジンの失火検出装置。 - 請求項1乃至8のいずれかに記載のエンジンの失火検出装置を備えた鞍乗型車両。
- エンジンの失火を検出する失火検出ステップと、
前記失火検出ステップでの失火の検出結果に応じた出力を行う出力ステップと、
前記エンジンの排気ガスを流通させる排気系の空燃比に関する空燃比関連データを取得する空燃比関連データ取得ステップと、
前記空燃比関連データ取得ステップで取得される空燃比関連データに応じて、前記出力ステップでの出力を制限する出力制限ステップと、
を含むことを特徴とするエンジンの失火検出方法。
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