JP2020176610A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の制御装置において精度よく失火の有無を判定することが可能になる。
【解決手段】角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置１２１であって、制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、制御装置は、演算処理装置が、入力回路から入力された角度センサの出力信号から角度検出周期を演算し、内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された角度検出周期を基準検出周期として記憶装置が記憶するように構成され、制御装置は、基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された角度検出周期を閾値比較対象周期として記憶装置が記憶するように構成され、制御装置は、演算処理装置が、基準検出周期に基づいて算出した失火検出閾値周期と閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本願は、失火の有無を判定する内燃機関の制御装置に関するものである。

失火の有無を判定する内燃機関の制御装置として、下記の特許文献１に開示されている技術が知られている。
特許文献１の技術では、クランク角センサにより検出したクランク軸角度の検出周期を計測し、角度検出周期から内燃機関の回転速度を算出する。そして、失火を判定する気筒の圧縮行程の上死点付近における回転速度の検出値を基準回転速度とし、その基準回転速度と、上死点後の燃焼行程における各クランク軸角度で検出される回転速度との偏差を積算し、積算値に基づいて失火の有無を判定するように構成されている。

特許第４５０９９８６号公報

失火の発生により、特に燃焼行程において回転変動が生じる。しかし、内燃機関の回転変動は、失火以外の要因（例えば、車両の加速及び減速、燃焼室に充填された吸入空気量の大きさ等）によっても生じる。
例えば、車両が加速又は減速していれば、角度検出周期が全体的に減少又は増加する。また、吸入空気量が大きくなればなるほど、燃焼トルクが大きくなるため、燃焼行程における角度検出周期の変動量も大きくなる。特に、例えば２輪車両のように、車両及び動力伝達機構の慣性が小さい場合は、失火以外の要因による、角度検出周期の減少量又は増加量が大きくなる。
前述のように、失火以外の要因による回転変動の影響は、燃焼行程の角度検出周期にも表れる。従って、特許文献１の技術のように、基準回転速度と、上死点後の燃焼行程における各クランク軸角度で検出される回転速度との偏差の積算値に基づいて、失火の有無を判定すると、失火以外の要因によって、燃焼行程の角度検出周期が変動した場合、その変動した角度検出周期に基づいた前記回転速度偏差を積算値に含めてしまう。それにより失火検出の精度が下がる可能性がある。
そこで、失火以外の要因により、内燃機関の回転変動が生じる場合でも、精度よく失火の有無を判定することができる内燃機関の制御装置が望まれる。

本願は、前述のような実情に鑑みてなされた技術を開示するものであり、内燃機関の制御装置において精度よく失火の有無を判定することを可能にすることを目的とするものである。

本願に開示される内燃機関の制御装置は、角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記入力回路から入力された前記角度センサの前記出力信号から前記角度検出周期を演算し、前記内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された前記角度検出周期を基準検出周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
前記制御装置は、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された前記角度検出周期を閾値比較対象周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期に基づいて算出した失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成されているものである。

本願に開示される内燃機関の制御装置では、角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記入力回路から入力された前記角度センサの前記出力信号から前記角度検出周期を演算し、前記内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された前記角度検出周期を基準検出周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、前記制御装置は、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された前記角度検出周期を閾値比較対象周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期に基づいて算出した失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成されているので、内燃機関の制御装置において精度よく失火の有無を判定することが可能になる。

本願の実施の形態１を示す図で、内燃機関及び制御装置の一例を示す概略構成図である。 本願の実施の形態１を示す図で、制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 本願の実施の形態１を示す図で、制御装置のハードウェアの一例を示すハードウェア構成図である。 本願の実施の形態１を示す図で、制御装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。 本願の実施の形態１を示す図で、失火が発生していない場合（正常燃焼時）の制御挙動を説明するタイムチャートであって、クランク軸角度の検出毎の角度検出周期ＴＲの変化が例示されている。 本願の実施の形態１を示す図で、失火が発生した場合の制御挙動を説明するタイムチャートであって、クランク軸角度の検出毎の角度検出周期ＴＲの変化が例示されている。

以下に、本願の係る内燃機関の制御装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本願は以下の記述に限定されるものではなく、本願の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合があり、また、本願の特徴に関係しない構成の図示は省略する。また、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。

実施の形態１．
実施の形態１に係る内燃機関の制御装置１２１（以下、単に制御装置１２１と称す）及び内燃機関の制御方法について図１を参照して説明し、その後、実施の形態１の制御装置の構成および機能について図２から図６を参照して説明する。なお、本実施の形態は、内燃機関１００及び制御装置１２１が２輪車両に搭載される場合について例示されており、内燃機関１００は、車輪の駆動力源となる。

以下、本願の実施の形態について、「１−１．実施の形態１の内燃機関の構成および機能の説明．」、「１−２．実施の形態１の制御装置の構成および機能の説明．」、「＜角度情報検出部５１＞の詳細説明」、「＜失火検出処理＞の詳細説明．」、「＜基準周期算出部５２＞の詳細説明．」、「＜失火検出閾値算出部５３＞の詳細説明．」、「＜失火検出閾値比較部５４＞の詳細説明．」、「＜失火判定部５５＞の詳細説明．」、「＜失火報知部５６＞の詳細説明．」、「〔その他の実施の形態〕の説明．」の順に詳述する。

１−１．実施の形態１の内燃機関の構成および機能の詳細説明．
内燃機関１００は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の４サイクルを１燃焼サイクルとして行う４サイクル機関とされている。内燃機関１００は、ガソリン内燃機関である。内燃機関１００は、空気と燃料の混合気を燃焼する燃焼室１０５を有している。燃焼室１０５を、気筒とも称す。燃焼室１０５は、シリンダ及びピストン１１３により構成されている。シリンダは、シリンダの壁面を構成するシリンダブロック１２２と、シリンダの頂部を構成するシリンダヘッド１２３とにより構成されている。本実施の形態では、内燃機関１００は、Ｖ型の２気筒エンジンとされている。なお、図１には、第１気筒を代表して示しており、以下では第１気筒を代表して説明する。

内燃機関１００は、燃焼室１０５に空気を供給する吸気通路１０１と、燃焼室１０５で燃焼した排気気体を排出する排気通路１１７とを備えている。吸気通路１０１には、上流側から、エアフィルタ１０２、スロットルバルブ１０３、吸気圧センサ１０４が設けられている。吸気圧センサ１０４は、スロットルバルブ１０３より下流側の吸気通路１０１である吸気管１０１ａ内の気体の圧力に応じた信号を出力する。吸気圧センサ１０４の出力信号は、制御装置１２１に入力される。吸気通路１０１には、スロットルバルブ１０３を迂回してスロットルバルブ１０３の上流側と下流側とを連通するバイパス流路１０６と、バイパス流路１０６の開度を調整するアイドルスピードコントロールバルブ１０７と、が設けられている。

吸気管１０１ａにおける、吸気圧センサ１０４よりも下流側には、燃料を吸気ポート近傍に噴射するインジェクタ１１０が設けられている。インジェクタ１１０には、燃料タンク１０９から燃料ポンプ１０８によって汲み上げられた燃料が供給される。インジェクタ１１０は、制御装置１２１から出力された信号により駆動される。

燃焼室１０５の頂部には、空気と燃料の混合気に点火する点火プラグ１１２が設けられている。点火プラグ１１２の電極は、燃焼室１０５内に露出している。点火プラグ１１２には、制御装置１２１から点火コイル等を介して点火エネルギが供給される。また、燃焼室１０５の頂部（シリンダヘッド１２３）には、吸気通路１０１から燃焼室１０５内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブ１１１と、燃焼室１０５内から排気通路１１７に排出される排気ガス量を調節する排気バルブ１１６と、が設けられている。

ピストン１１３は、コンロッド１１４を介して、クランク軸１１５に連結されている。クランク軸１１５の回転に応じて、ピストン１１３がシリンダ内を上下に往復運動する。

排気通路１１７の下流側には、三元触媒１１９が設けられている。また、排気通路１１７における三元触媒１１９の上流には、排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するＯ２センサ１２０が設けられている。Ｏ２センサ１２０の出力信号は、制御装置１２１に入力される。

スロットルバルブ１０３は、吸気通路１０１を開閉する弁である。スロットルバルブ１０３の開度の変化により、吸気管１０１ａを介して燃焼室１０５に供給される空気量が調整される。運転者によるアクセル（不図示）の操作量に応じて、スロットルバルブ１０３の開度が変化する。アイドルスピードコントロールバルブ１０７は、内燃機関１００のアイドリング運転時に、内燃機関１００の回転速度を制御するために、バイパス流路１０６を流れる空気流量を調節する。

インジェクタ１１０は、吸気バルブ１１１の手前にて、吸気管１０１ａを流通した空気に燃料を噴射して混合気を形成する。吸気バルブ１１１は、形成された混合気を燃焼室１０５に供給する。燃焼室１０５に設けられた点火プラグ１１２は、燃焼室１０５に供給された混合気に対して放電火花によって着火を行い、混合気を燃焼する。混合気の燃焼によって、外部へ仕事がなされる。具体的には、ピストン１１３及びコンロッド１１４を介してクランク軸１１５が回転し、混合気の燃焼から回転エネルギが取り出される。なお排気バルブ１１６は、混合気の燃焼によって生じた排気ガスを開動作によって排気通路１１７に排出する。

内燃機関１００は、クランク軸１１５と一体回転する信号板１２４を備えている。信号板１２４には、予め定められた複数のクランク軸角度に複数の歯１２４Ｔが設けられている。本実施の形態では、信号板１２４は、１５度間隔で歯１２４Ｔが並べられている。信号板１２４の歯１２４Ｔには、連続した２個の歯が欠けた欠け歯１２４ＮＴの部分が設けられている。よって、信号板１２４は、２２個の歯１２４Ｔを備えている。内燃機関１００は、シリンダブロック１２２に固定され、信号板１２４の歯１２４Ｔと対向する位置にクランク角センサ１１８を備えている。
クランク角センサ１１８は、信号板１２４の歯１２４Ｔがこのクランク角センサ１１８を横切る時に、矩形状のクランク信号を出力する。

なお、信号板１２４が、本願における「回転部材」に相当し、信号板１２４に設けられた歯１２４Ｔが、本願における「被検出部」に相当し、シリンダブロック１２２が、本願における「非回転部材」に相当し、クランク角センサ１１８が、本願における「角度センサ」に相当する。

クランク角センサ１１８の出力信号は、制御装置１２１に入力される。クランク軸１１５が最大で３６０度回転すれば、制御装置１２１は、ピストン１１３の上死点及び下死点を基準にしたクランク軸角度を判別することができる。

４サイクル機関であれば、吸気圧センサ１０４からの情報と、上死点及び下死点を基準にしたクランク軸角度とを組み合わせることで、制御装置１２１は、内燃機関１００の４行程（吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程）の判別と、上死点及び下死点を基準にしたクランク軸角度とを認識することできる。この結果、ピストン１１３の位置に応じて、制御装置１２１からインジェクタ１１０に燃料噴射の指令をだすことで、制御装置１２１が燃料噴射量及び空燃比など内燃機関１００の制御を行う。

１−２．実施の形態１の制御装置の構成および機能の説明．
制御装置１２１は、内燃機関１００を制御対象とする制御装置である。図２に示すように、制御装置１２１は、角度情報検出部５１、基準周期算出部５２、失火検出閾値算出部５３、失火検出閾値比較部５４、失火判定部５５、及び失火報知部５６、等の各種の制御部を備えている。これら各種の制御部である角度情報検出部５１、基準周期算出部５２、失火検出閾値算出部５３、失火検出閾値比較部５４、失火判定部５５、および失火報知部５６の各機能は、制御装置１２１が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置１２１は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りをする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、等を備えている。

記憶装置９１として、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶装置、及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の記憶装置が備えられている。
入力回路９２は、後述の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等（図示省略）を備えている。
出力回路９３は、後述の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０からの制御信号を出力する駆動回路等（図示省略）を備えている。

そして、制御装置１２１が備える各種の制御部である角度情報検出部５１、基準周期算出部５２、失火検出閾値算出部５３、失火検出閾値比較部５４、失火判定部５５、および失火報知部５６の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の、制御装置１２１の他のハードウェアと協働することにより実現される。
なお、各種の制御部である角度情報検出部５１、基準周期算出部５２、失火検出閾値算出部５３、失火検出閾値比較部５４、失火判定部５５、および失火報知部５６等が用いる判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。

本実施の形態では、入力回路９２には、吸気圧センサ１０４、クランク角センサ１１８、Ｏ２センサ１２０、及び外気温センサ１２５、等が接続されている。
出力回路９３には、インジェクタ１１０、点火プラグ１１２、及び報知装置１２６等が接続されている。
制御装置１２１は、入力回路９２には、吸気圧センサ１０４、クランク角センサ１１８、Ｏ２センサ１２０、及び外気温センサ１２５、等の各種のセンサの出力信号等に基づいて内燃機関１００の各種の運転状態を検出する。制御装置１２１は、基本的な制御として、検出した運転状態に基づいて、燃料噴射量等を算出し、インジェクタ１１０及び点火プラグ１１２等を駆動制御する。

＜角度情報検出部５１＞の詳細説明．
角度情報検出部５１は、クランク角センサ１１８の出力信号に基づいて、クランク軸角度を検出すると共に、クランク軸角度の検出毎にクランク軸角度の検出周期ＴＲ（以下、角度検出周期ＴＲと称す）を検出する。本実施の形態では、角度情報検出部５１は、クランク角センサ１１８の出力信号（矩形波）の立下りエッジ（又は立上りエッジ）を検出した時のクランク軸角度を判定する。また、角度情報検出部５１は、立下りエッジを検出した時に、前回の立下りエッジの検出時点から、今回の立下りエッジの検出時点までの時間間隔を測定し、角度検出周期ＴＲとして算出する。

本実施の形態では、欠け歯１２４ＮＴの位置で、角度検出周期ＴＲが長くなるため、制御装置１２１は、角度検出周期ＴＲに基づいて、欠け歯１２４ＮＴの位置を検出する。そして、制御装置１２１は、欠け歯１２４ＮＴの位置に対応するクランク軸角度を基準に、ピストン１１３の上死点及び下死点を基準にしたクランク軸角度を判定する。また、制御装置１２１は、クランク軸角度と、吸気圧センサ１０４の出力信号に基づいて検出した吸気圧の挙動とに基づいて、クランク軸角度と４行程（吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程）との対応関係を判定する。

１燃焼サイクルでクランク軸が２回転し、４８個の歯(４個の欠け歯１２４ＮＴを含む) １２４Ｔがクランク角センサ１１８の位置を通過する。図５に示すように、制御装置１２１は、クランク角センサ１１８の立下りエッジを検出する毎に、クランク番号ＣＮを割り当てる。本実施の形態では、制御装置１２１は、クランク番号ＣＮに、０から２２、２４から４５の数値を割り当てる。欠け歯１２４ＮＴの位置のクランク番号ＣＮは、２２、２３、４６、４７になる。なお、図５および後述の図６では、クランク番号ＣＮは、０から９、および２６から４７を図示してある。
本実施の形態では、ＣＮ＝３１が、第１気筒の圧縮行程の上死点後１０度に対応しており、ＣＮ＝７〜１８が第１気筒の吸気行程に対応し、ＣＮ＝１９〜３０が第１気筒の圧縮行程に対応し、ＣＮ＝３１〜４２が第１気筒の燃焼行程に対応し、ＣＮ＝４３〜６が第１気筒の排気行程に対応している。
Ｖ型の２気筒エンジンであるため、ＣＮ＝０が、第２気筒の圧縮行程の上死点後１０度に対応しており、それを基準に、第１気筒と同様に、クランク番号ＣＮと各行程が対応している。

角度情報検出部５１は、演算処理装置９０が備えたタイマ機能を用いて、次式に示すように、今回のクランク番号（ＣＮ）を検出した時刻Ｔ（ＣＮ）から、前回のクランク番号（ＣＮ−１）を検出した時刻Ｔ（ＣＮ−１）を減算して、今回のクランク番号（ＣＮ）に対応する角度検出周期ＴＲ（ＣＮ）を算出する。各クランク番号ＣＮの角度検出周期ＴＲ（ＣＮ）は、クランク番号ＣＮと対応させてＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。
ＴＲ（ＣＮ）＝Ｔ（ＣＮ）−Ｔ（ＣＮ−１） ・・・（１）
２つの欠け歯１２４ＮＴの後のＣＮ＝０、２４で算出される角度検出周期ＴＲ（０）、ＴＲ（２４）は、４５度のクランク軸角度間隔に対応する周期になるため、他の角度検出周期の３倍になる。

＜失火検出処理＞の詳細説明．
次に、図４に示すフローチャートに従って、失火検出処理を説明する。図４に示す処理は、クランク番号ＣＮ（立下りエッジ）を検出する毎に、繰り返し実行される。失火検出処理は、気筒毎に行われるが、以下では、第１気筒を代表して説明する。

まず、ステップＳ１１で、基準周期算出部５２は、今回のクランク番号ＣＮが、予め設定された第１気筒の基準周期算出時点Ｐｔｋｉであるか否かを判定する。本例では、第１気筒の基準周期算出時点Ｐｔｋｉは、後述する基準角度区間の終了時点であるＣＮ＝３２（圧縮行程の上死点後２５度）に設定されている。基準周期算出部５２は、第１気筒の基準周期算出時点Ｐｔｋｉであると判定した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２に進み、第１気筒の基準周期算出時点Ｐｔｋｉでないと判定した場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）は、ステップＳ１３に進む。

＜基準周期算出部５２＞の詳細説明．
ステップＳ１２で、基準周期算出部５２は、クランク軸角度の検出値（本例では、クランク番号ＣＮ）及び角度検出周期ＴＲに基づいて、第１気筒の圧縮行程の上死点を含む予め設定されたクランク軸角度区間である基準角度区間内で検出された角度検出周期ＴＲを、基準検出周期Ｔｋｉとして算出する。基準周期算出部５２は、基準検出周期ＴｋｉをＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶する。なお、圧縮行程の上死点は、圧縮行程と燃焼行程との間のピストンの上死点であり、燃焼行程の上死点と表現することもできる。また、本願において、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、及び排気行程の各行程は、ピストンの上死点と下死点との間の期間に対応しているものとする。

本実施の形態では、基準周期算出部５２は、基準角度区間内で検出された複数の角度検出周期ＴＲの平均値を、基準検出周期Ｔｋｉとして算出するように構成されている。この構成によれば、信号板１２４の製造バラツキ等による角度検出周期ＴＲの変動の影響を低減することができる、

基準角度区間は、クランク番号ＣＮ＝２９から３２の区間、すなわち第１気筒の圧縮行程の上死点前２０度から圧縮行程の上死点後２５度の区間に設定されている。基準周期算出部５２は、次式に示すように、ＣＮ＝３０で検出された角度検出周期ＴＲ（３０）、ＣＮ＝３１で検出された角度検出周期ＴＲ（３１）、及びＣＮ＝３２で検出された角度検出周期ＴＲ（３２）の平均値を、基準検出周期Ｔｋｉとして算出する。基準検出周期Ｔｋｉは、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。
Ｔｋｉ＝｛ＴＲ（３０）＋ＴＲ（３１）＋ＴＲ（３２）｝／３ ・・・（２）

＜失火検出閾値算出部５３＞の詳細説明．
次に、ステップＳ１３で、失火検出閾値算出部５３は、失火検出閾値比較区間を算出するため、閾値比較演算番号Ｎを割り当てる。閾値比較演算番号Ｎは、基準周期算出時点Ｐｔｋｉの次のクランク番号を閾値比較演算開始点Ｎ＝0とし、クランク番号ＣＮを検出する毎にＮに１を加算する。ただし、２つの欠け歯１２４ＮＴの後のＣＮ＝０、２４の場合、Ｎに３を加算する。本例では、Ｎ＝０は、ＣＮ＝３３（圧縮行程の上死点後４０度）に設定され、Ｎ＝０からＮ＝２１までの区間を、失火検出閾値比較区間に設定する。

ステップＳ１４で、失火検出閾値算出部５３は、閾値比較対象周期ＴＲｔｒｓ（Ｎ）を算出する。閾値比較対象周期ＴＲｔｒｓ（Ｎ）は閾値比較演算開始点Ｎ＝0から、閾値比較演算番号に応じた角度検出周期ＴＲ（ＣＮ）を代入する。ただし、２つの欠け歯１２４ＮＴの後のＣＮ＝０、２４の場合、ＴＲｔｒｓ（Ｎ）、ＴＲｔｒｓ（Ｎ−１）、ＴＲｔｒｓ（Ｎ−２）にＣＮ＝0、２４で検出された角度検出周期ＴＲ（０）またはＴＲ（２４）の１／３の値をそれぞれ代入する。

ステップＳ１５で、失火検出閾値算出部５３は、基準検出周期Ｔｋｉと、閾値比較演算番号Ｎ毎に設けられた閾値調整係数αＫＩ（Ｎ）との積である失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓ（Ｎ）を算出する。本実施の形態では、失火検出閾値算出部５３は、次式に示すように、閾値比較演算番号Ｎを、０から２３の範囲内で１つずつ変化させ、基準検出周期Ｔｋｉに閾値比較演算番号毎に設けられた閾値調整係数αＫＩ（Ｎ）を乗算して、各閾値比較演算番号の失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓ（Ｎ）を算出する。各閾値比較演算番号Ｎの失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓ（Ｎ）は、ＲＡＭ等の記憶装置９１に記憶される。
Ｔｋｉｔｒｓ（Ｎ）＝Ｔｋｉ×αＫＩ（Ｎ） ・・・（３）
Ｎ：０から２３

＜失火検出閾値比較部５４＞の詳細説明．
次に、ステップＳ１６で、失火検出閾値比較部５４は、第１気筒の圧縮行程の上死点後から排気行程の上死点までのクランク軸角度区間である失火検出閾値比較区間において、前記失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓ（Ｎ）と閾値比較対象周期ＴＲｔｒｓ（Ｎ）とを比較する。閾値比較対象周期ＴＲｔｒｓ（Ｎ）が失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓ（Ｎ）よりも大きい場合、失火検出カウンタＮＯＶＥＲに１を加算する。
本実施の形態では、失火検出閾値比較区間は、クランク番号ＣＮ＝３３から６の区間、すなわち第１気筒の圧縮行程の上死点後４０度から３５５度に設定されている。

＜失火判定部５５＞の詳細説明．
そして、ステップＳ１７で、失火判定部５５は、今回のクランク番号ＣＮが、予め設定された第１気筒の最終演算時点Ｐｅｎｄであるか否かを判定する。本例では、第１気筒の最終演算時点Ｐｅｎｄは、第１気筒の４サイクルの終了時点であるＣＮ＝６（排気行程の上死点前５度）に設定されている。失火判定部５５は、第１気筒の最終演算時点Ｐｅｎｄであると判定した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１８に進み、第１気筒の最終演算時点Ｐｅｎｄでないと判定した場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）は、処理を終了する。

ステップＳ１８で、失火判定部５５は、失火検出閾値比較部５４で算出した失火検出カウンタＮＯＶＥＲに基づいて、第１気筒の上死点後の燃焼行程における失火の有無を判定する。

失火の発生により、特に燃焼行程において回転変動が生じ、角度検出周期ＴＲ（ＣＮ）が変動する。しかし、内燃機関の回転変動は、失火以外の要因（例えば、車両の加速及び減速、燃焼室に充填された吸入空気量の大きさ等）によっても生じる。車両が加速又は減速していれば、角度検出周期ＴＲが全体的に減少又は増加する。また、吸入空気量が大きくなればなるほど、燃焼トルクが大きくなるため、燃焼行程における角度検出周期ＴＲの変動量も大きくなる。本実施の形態のような２輪車両は、車両及び動力伝達機構の慣性が小さいので、失火以外の要因による、角度検出周期ＴＲの減少量又は増加量が大きくなる。

失火以外の要因による回転変動の影響は、上死点後の失火検出閾値比較区間の角度検出周期ＴＲに表れる。従来技術のように、失火検出閾値比較区間での基準回転速度と各クランク軸角度で検出される回転速度との偏差の積算値だけに基づいて失火の有無を判定すると、失火以外の要因による失火検出閾値比較区間の角度検出周期ＴＲの変動により、失火の有無を誤判定する可能性がある。しかし、上記の構成によれば、失火以外の要因による回転変動の影響が表れた角度検出周期ＴＲ（ＣＮ）は、失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓ（Ｎ）の閾値調整係数αＫＩ（Ｎ）の設定値に基づいて、失火検出判定から除外することができ、失火による回転変動の影響を評価して、失火を精度よく判定できる。
本実施の形態では、失火判定部５５は、失火検出カウンタＮＯＶＥＲと失火検出判定値ＭＦＣＮＴとの大小を比較し、失火の有無を判定する。
失火検出判定値ＭＦＣＮＴは、固定の設定値でも良いし、エンジン回転速度、スロットル開度、吸入空気圧といったエンジン状態に応じて変化するマップを用いた設定値でも良い。

図５に失火が発生していない場合の挙動を示し、図６に失火が発生している場合の挙動を示す。
失火が発生していない場合は、失火検出カウンタＮＯＶＥＲは失火検出判定値ＭＦＣＮＴより小さく、失火が発生している場合は、失火検出カウンタＮＯＶＥＲは失火検出判定値ＭＦＣＮＴより大きくなる。
失火判定部５５は、失火検出カウンタＮＯＶＥＲが、予め設定した失火検出判定値ＭＦＣＮＴよりも大きい場合は、失火が発生したと判定し、失火検出カウンタＮＯＶＥＲが、失火検出判定値ＭＦＣＮＴよりも小さい場合は、失火が発生していないと判定する。

＜失火報知部５６＞の詳細説明．
次に、ステップＳ１９で、失火報知部５６は、失火判定部５５による失火の判定結果を、報知装置１２６を介してユーザに報知する。例えば、失火報知部５６は、失火の発生頻度が、予め設定された頻度判定値よりも高い場合は、報知装置１２６としての故障警告灯を点灯させる。また、失火報知部５６は、メーターパネルに設けられた、報知装置１２６としての表示画面に、失火の判定結果の情報を表示させる。失火報知部５６は、失火の判定結果を、ＯＢＤ（On Board Diagnostic）の故障情報の１つとして、車両に接続された報知装置１２６としての車両診断装置に伝達する。

本願の実施の形態１について、その背景および要点を概略的に整理すると、以下のことが言える。
失火及び失火以外の要因による回転変動の影響は、前記上死点後の失火検出閾値比較区間の検出周期に表れる。例えば、車両の加速又は減速により、失火検出閾値比較区間の検出周期は変動する。また、エンジンの運転領域毎に失火を検出しやすいポイントがあることが実験的に計測して分かっており、例えば、エンジン負荷に相関して失火を検出しづらいポイントが移動する。吸入空気量が少なく燃焼が弱い場合、クランク軸角度の周期変化が小さく、失火による回転変動は、圧縮上死点近傍での変化が少ない。この場合は、燃焼行程および排気行程までの周期変化を含めた方が失火検出の精度は向上する。吸入空気量が多く燃焼が強い場合、クランク軸角度の周期変化が大きく、失火による回転変動は圧縮上死点近傍でも変化が大きい。そのポイントを抽出して失火を検出することが望ましい。また複数気筒を有するエンジンの場合、他気筒の燃焼の影響を受けるポイントがあるため、そのポイントは除去して失火を検出することが望ましい。本願に係る内燃機関の制御装置によれば、失火以外の要因及び失火による回転変動の影響が表れた失火検出閾値比較区間において、失火を検出しやすいポイントのみを抽出して失火を判定することができ、幅広いエンジンの運転領域において失火による回転変動の影響を評価して、失火を精度よく判定できる。
更に概略的には、失火以外の要因により、内燃機関の回転変動が生じる場合でも、精度よく失火の有無を判定することができる内燃機関の制御装置を提供することができるように、圧縮行程の上死点を含む基準角度区間内で検出された検出周期を、基準検出周期として算出し、基準検出周期と検出周期毎に設定した係数の積である閾値周期を算出し、閾値周期と検出周期とに基づいて、上死点後の燃焼行程における失火の有無を判定する内燃機関の制御装置である。

〔その他の実施の形態〕の説明．
次いで、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
（１）前述の実施の形態１においては、内燃機関１００は、２気筒エンジンとされている場合を例に説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、内燃機関１００は、１気筒、３気筒等の任意の気筒数を有するエンジンとされてもよく、制御装置１２１は、各気筒の失火を判定するように構成されてもよい。
（２）前述の実施の形態１においては、内燃機関１００及び制御装置１２１は、２輪車両に搭載されている場合を例に説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、本願の実施の形態の内燃機関１００及び制御装置１２１は、４輪車両、ほか各種の乗り物に搭載されてもよい。
（３）前述の実施の形態１においては、基準周期算出部５２は、基準角度区間内で検出された複数の角度検出周期ＴＲの平均値を、基準検出周期Ｔｋｉとして算出する場合を例に説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、基準周期算出部５２は、基準角度区間内で検出された１つの角度検出周期ＴＲ（例えば、クランク番号ＣＮ＝３１で検出された角度検出周期ＴＲ（３１））を、基準検出周期Ｔｋｉとして算出するように構成されてもよい。
（４）前述の実施の形態１においては、制御装置１２１は、角度検出周期ＴＲをそのまま用いて、基準検出周期Ｔｋｉ、失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓを算出している場合を例に説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、制御装置１２１は、角度検出周期ＴＲを回転速度相当に変換した値（例えば、角度検出周期ＴＲの逆数）を用いて、基準検出周期Ｔｋｉ、失火検出閾値周期Ｔｋｉｔｒｓを算出するように構成されてもよい。
（５）前述の実施の形態１においては、「回転部材」として、クランク軸１１５と一体回転する信号板１２４が設けられ、「被検出部」として、信号板１２４の歯１２４ＮＴ（欠け歯１２４ＮＴを含む）が設けられ、「角度センサ」として、クランク角センサ１１８が設けられている場合を例に説明した。 しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。
ところで、内燃機関１００は、クランク軸１１５とチェーンで連結されたカム軸を備えている。カム軸は、吸気バルブ１１１及び排気バルブ１１６を開閉する。クランク軸１１５が２回転する間に、カム軸は１回転する。内燃機関１００は、カム軸と一体回転するカム用の信号板を備えてもよい。カム用の信号板は、予め定められた複数のカム軸角度に複数の歯１２４Ｎを設けている。カム軸角度は、クランク軸角度と所定の対応関係にある。
内燃機関１００は、シリンダブロック１２２に固定され、カム用の信号板の歯１２４Ｎを検出するカム角センサを備えてもよい。
角度情報検出部５１は、カム角センサの出力信号に基づいて、カム軸角度とクランク軸角度との対応関係を用い、クランク軸角度を検出すると共に、クランク軸角度の検出毎にクランク軸角度の検出周期ＴＲを検出するように構成されてもよい。
このように、「回転部材」として、カム軸と一体回転するカム用の信号板が設けられ、「被検出部」として、カム用の信号板の歯が設けられ、「角度センサ」としてカム角センサが設けられてもよい。
（６）前述の実施の形態１において、失火判定部は、失火カウンタと失火判定値との差を算出し、前記差に基づいて、失火の有無を判定するようにしてもよい。
（７）前述の実施の形態１において、失火判定部は、失火カウンタと失火判定値との比を算出し、前記比に基づいて、失火の有無を判定するようにしてもよい。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

５１ 角度情報検出部、５２ 基準周期算出部、５３ 失火検出閾値算出部、５４ 失火検出閾値比較部、５５ 失火判定部、５６ 失火報知部、９０ 演算処理装置、９１ 記憶装置、９２ 入力回路、９３ 出力回路、１００ 内燃機関、１０１ 吸気通路、１０１ａ 吸気管、１０２ エアフィルタ、１０３ スロットルバルブ、１０４ 吸気圧センサ、１０５ 燃焼室、１０６ バイパス流路、１０７ アイドルスピードコントロールバルブ、１０８ 燃料ポンプ、１０９ 燃料タンク、１１０ インジェクタ、１１１ 吸気バルブ、１１２ 点火プラグ、１１３ ピストン、１１４ コンロッド、１１５ クランク軸、１１６ 排気バルブ、１１７ 排気通路、１１８ クランク角センサ（角度センサ）、１１９ 三元触媒、１２０ Ｏ２センサ、１２１ 制御装置、１２２ シリンダブロック、 １２３ シリンダヘッド、１２４ 信号板、１２４Ｔ 歯、１２４ＮＴ 欠け歯、１２５ 外気温センサ、１２６ 報知装置、ＣＮ クランク番号、ＭＦＣＮＴ 失火検出判定値、Ｎ 閾値比較演算番号、ＮＯＶＥＲ 失火検出カウンタ、Ｐｅｎｄ 最終演算時点、Ｐｔｋｉ 基準周期算出時点、Ｔｋｉ 基準検出周期、Ｔｋｉｔｒｓ 失火検出閾値周期、ＴＲ 角度検出周期、ＴＲｔｒｓ 閾値比較対象周期

本願に開示される内燃機関の制御装置は、角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記入力回路から入力された前記角度センサの前記出力信号から前記角度検出周期を演算し、前記内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された前記角度検出周期を基準検出周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
前記制御装置は、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された前記角度検出周期を閾値比較対象周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期と閾値調整係数とを乗算して失火検出閾値周期を算出するように、構成され、
前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成されているものである。

本願に開示される内燃機関の制御装置では、角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記入力回路から入力された前記角度センサの前記出力信号から前記角度検出周期を演算し、前記内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された前記角度検出周期を基準検出周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、前記制御装置は、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された前記角度検出周期を閾値比較対象周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、 前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期と閾値調整係数とを乗算して失火検出閾値周期を算出するように、構成され、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成されているので、内燃機関の制御装置において精度よく失火の有無を判定することが可能になる。

本願に開示される内燃機関の制御装置は、角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記入力回路から入力された前記角度センサの前記出力信号から前記角度検出周期を演算し、前記内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された前記角度検出周期を基準検出周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
前記制御装置は、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された前記角度検出周期を閾値比較対象周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期と閾値調整係数とを乗算して失火検出閾値周期を算出するように、構成され、
前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成され、
前記閾値調整係数の設定値に基づいて、失火以外の要因による回転変動の影響が表れた角度検出周期は前記判定から除外されるものである。

本願に開示される内燃機関の制御装置では、角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記入力回路から入力された前記角度センサの前記出力信号から前記角度検出周期を演算し、前記内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された前記角度検出周期を基準検出周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、前記制御装置は、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された前記角度検出周期を閾値比較対象周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、 前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期と閾値調整係数とを乗算して失火検出閾値周期を算出するように、構成され、前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成され、前記閾値調整係数の設定値に基づいて、失火以外の要因による回転変動の影響が表れた角度検出周期は前記判定から除外されるので、内燃機関の制御装置において精度よく失火の有無を判定することが可能になる。

Claims (6)

1. 角度センサの出力信号から算出された角度検出周期に基づいて失火の有無を判定する内燃機関の制御装置であって、
   前記制御装置は、演算処理装置と記憶装置と入力回路とを備え、
   前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記入力回路から入力された前記角度センサの前記出力信号から前記角度検出周期を演算し、前記内燃機関の圧縮行程の上死点を含む基準角度区間の範囲内で演算された前記角度検出周期を基準検出周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
   前記制御装置は、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間で演算された前記角度検出周期を閾値比較対象周期として前記記憶装置が記憶するように、構成され、
   前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期に基づいて算出した失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成されている
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準検出周期と閾値調整係数とを乗算して失火検出閾値周期を算出するように、構成され、
   前記制御装置は、前記演算処理装置が、失火検出閾値周期と前記閾値比較対象周期とに基づいて失火の有無を判定するように、構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記制御装置は、前記演算処理装置が、前記基準角度区間の範囲内で演算された複数の前記角度検出周期の平均値を、前記基準検出周期として算出するように、構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. クランク軸と同期して回転する回転部材に予め定められた複数のクランク軸角度に対応して設けられた複数の被検出部、および非回転部材に固定され前記被検出部を検出する角度センサを備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記角度センサの出力信号に基づいて、前記クランク軸角度を検出すると共に、前記クランク軸角度の検出毎に前記クランク軸角度の検出周期を検出する角度情報検出部、
   前記クランク軸角度の検出値および前記検出周期に基づいて、圧縮行程の上死点を含む予め設定されたクランク軸角度区間である基準角度区間の範囲内で検出された前記検出周期を、基準検出周期として算出する基準周期算出部、
   前記基準検出周期と閾値調整係数とを乗算した失火検出閾値周期を算出する失火検出閾値算出部、
   前記失火検出閾値周期と前記基準検出周期に基づいて算出された閾値比較対象周期とに基づいて、前記基準角度区間より後の失火検出閾値比較区間において、失火検出カウンタを算出する失火検出閾値比較部、および
   前記失火検出カウンタに基づいて、前記上死点の後の燃焼行程における失火の有無を判定する失火判定部、
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 前記基準周期算出部は、前記基準角度区間の範囲内で検出された複数の前記検出周期の平均値を、前記基準検出周期として算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記失火検出閾値比較区間は、少なくとも前記上死点の後の燃焼行程の範囲内の区間を含むように設定されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。

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