JP7139513B2 - ストラドルドビークルエンジンユニット、及びストラドルドビークル - Google Patents

Description

本発明は、鞍乗型車両エンジンユニット、及び鞍乗型車両に関する。

鞍乗型車両エンジンユニットは、内燃機関及び各種装置を備え、鞍乗型車両に搭載される。例えば、特許文献１には、自動二輪車に搭載されるエンジンの失火を判定する失火判定装置が示されている。失火判定装置の判定対象であるエンジンは、複数気筒を有する。

特許文献１の失火判定装置によれば、クランク軸の回転速度を示す物理量の変化を検出することによって、複数気筒を有するエンジンの失火の有無を判断することができる。

特開２０１６－７０２５５号公報

複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される鞍乗型車両エンジンユニットの内燃機関では、内燃機関の動作状態によっては、高い精度で失火を判別できない場合があった。
本発明の目的は、複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される内燃機関の失火を内燃機関の広い動作範囲において高い精度で検出することができる鞍乗型車両エンジンユニットを提供することである。

本願発明者らは、複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される内燃機関の失火を、広い動作範囲において高い精度で検出するための検討を行った。その結果、本発明者らは、次の知見を得た。

複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される内燃機関は、例えば四輪車に搭載される内燃機関と比べて高い回転速度で動作することが求められている。このため、通常、鞍乗型車両エンジンユニットの内燃機関は、例えば四輪車に搭載される内燃機関と比べて小さい慣性モーメントを有するように構成されている。従って、例えば低回転速度領域での回転速度が正常時でも変化しやすい。また例えば低負荷領域では、クランク軸を駆動する力が弱いため、正常時における回転速度がさらに変化しやすい。これに対し、鞍乗型車両に搭載される内燃機関のうち複数気筒を有する内燃機関の失火時における回転速度の変動の量は、例えば単気筒内燃機関における変動の量と比べて小さい。
つまり、内燃機関の慣性モーメントが小さい場合、低負荷・低回転速度領域では、正常時のクランク軸回転速度の変動量の分布が広がりやすい。このため、正常時と失火時のクランク軸回転速度の変動量の分布において隣り合う裾（ｔａｉｌ）に重なりが生じやすい。従って、失火時の回転速度の変化との差を判定し難い。

また、複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される内燃機関は、例えば四輪車に搭載される内燃機関と比べ高い回転速度での動作に対応するため、排気バルブ及び吸気バルブが例えば四輪車に搭載される内燃機関と比べてより長い期間開く。従って、排気バルブ及び吸気バルブが同時に開くバルブオーバーラップの期間が長い。このため、排気通路内の排ガスが、吸気の負圧によって燃焼室内に戻るように引き込まれやすい。つまり、内部残留ガスの混合が生じやすい。特に低負荷・低回転速度領域ではスロットルバルブの開度が小さいため、排ガスを燃焼室内に引き込む吸気の負圧（絶対値）が大きい。燃焼室に含まれる排ガスが多いと、燃焼室におけるガスの燃焼速度が低い。このため、鞍乗型車両に搭載される内燃機関で、低負荷・低回転速度領域での燃焼期間が長い。燃焼期間が長い分、燃焼期間のばらつきも大きい。このため、例えば低負荷・低回転速度領域での回転速度が正常時でも変化しやすい。
鞍乗型車両エンジンユニットの内燃機関では、低負荷・低回転速度領域で正常時のクランク軸回転速度の変動量の分布が広がりやすい。このため、正常時と失火時のクランク軸回転速度の変動量の分布において隣り合う裾に重なりが生じやすい。

このように、複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される鞍乗型車両エンジンユニットの内燃機関が動作する領域には、正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布の一部が互いに重なるような領域が生じやすい。正常時と失火時の分布において隣り合う裾に重なりが生じると、失火時における回転速度の変化を判定し難い。

さらに、このような内燃機関を搭載した車両で悪路を走行すると、路面の凹凸によりクランク軸回転速度が不安定になりやすい。これは、車輪と路面との接地状態が一定とならず、車両が路面から離れたり強く接地したりして、内燃機関に掛る負荷が変動するためである。この結果、失火が発生していないにも関わらず、クランク軸回転速度の変動量の分布が更に広がりやすい。このため、悪路走行かつ正常時と失火時とのクランク軸回転速度の変動量の分布が大きく重なりやすい。これにより、重なった領域のデータが、悪路走行かつ正常時のデータであるのか、失火時のデータであるのかが判別困難となる。そのため、低回転速度領域の失火検出の精度が低下する。

本発明者らは、仮に、悪路走行かつ正常時と失火時のクランク軸回転速度の変動量の分布が重なっても、その変動量から正常時の変動をピックアップする方法を検討した。
検討する中で、本発明者らは、正常時のクランク軸回転速度の変動量の分布が広がることによって正常時と失火時とのクランク軸回転速度の変動量の分布が重なった場合に、正常時の検出とは異なる方法が適用できることに気づいた。
その方法は、変動量の分布が重なった部分の変動について、まず、順次取得されるクランク軸回転速度の変動パターンを判定することである。例えばランダムに生じる悪路走行の変動と異なり、失火は、内燃機関における特定のサイクル即ち燃焼サイクルに特有の現象である。また、失火による変動量は、内燃機関の燃焼の特性に依存する。このため、クランク軸回転速度の変動が失火に起因することの判定は、変動が例えば悪路走行に起因することを判定するよりも高い精度で実施することができる。

本発明者らは、動作条件又は悪路走行によって正常時のクランク軸回転速度の変動量の分布が広がる可能性がある状況で、動作条件又は悪路走行による変動であるか否かを判定するのではなく、失火による変動であるか否かを判定することで失火検出の精度を向上できることを見出した。このことはクランク軸回転速度の変動量だけでなく、クランク軸回転速度の変動量に関する物理量を用いる方法に広く適用され得る。

以上の目的を達成するために、本発明の一つの観点によれば、鞍乗型車両用駆動系異常判定装置は、次の構成を備える。

（１） 複数の気筒と、クランク軸と、前記クランク軸の回転に応じてクランク角信号を周期的に出力するクランク角信号出力器とを有する内燃機関と、
前記クランク角信号出力器の信号に基づいて、前記クランク軸の回転速度の変動量に関する物理量をクランク軸回転速度変動物理量として取得するクランク軸回転速度変動物理量取得器と、前記クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量に基づいて前記内燃機関の失火状態を判定する失火判定器とを有する失火検出装置と
を備え、鞍乗型車両に設けられる鞍乗型車両エンジンユニットであって、
前記内燃機関は、前記内燃機関の動作中におけるクランク軸回転速度及び負荷が重複動作領域を含む領域に位置するように構成され、前記重複動作領域は、正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布の一部が互いに重なる領域であり、
前記失火判定器は、
前記内燃機関の動作中におけるクランク軸回転速度及び負荷が少なくとも前記重複動作領域に位置している場合に、前記クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量が、前記正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量と前記失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量との間で設定された物理量判定基準よりも大きいか否かを判定する第１判定器と、
前記クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得されたクランク軸回転速度変動物理量の少なくとも一部の物理量に対し、前記少なくとも一部の物理量と前記少なくとも一部の物理量の少なくとも前又は後で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に該当するか否かを判定する第２判定器と、
前記第１判定器の判定結果及び前記第２判定器の判定結果に基づき失火判定を有効とするか否かを判定する第３判定器とを備える。

上記構成によれば、鞍乗型車両エンジンユニットは鞍乗型車両に設けられる。鞍乗型車両エンジンユニットは、内燃機関と、クランク軸回転速度変動物理量取得器と、失火検出装置とを備える。内燃機関は複数の気筒を有する。クランク軸回転速度変動物理量取得器は、クランク軸の回転速度の変動量に関する物理量を取得する。上記構成の内燃機関は、鞍乗型車両に設けられる内燃機関である。内燃機関は、正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布の一部が互いに重なるような重複動作領域を含む領域で動作するように構成されている。
失火検出装置は、クランク軸回転速度変動物理量に基づいて複数の気筒を有する内燃機関の失火状態を判定する。失火検出装置は、第１判定器と、第２判定器と、第３判定器とを備える。
第１判定器は、少なくとも重複動作領域で動作している場合に、取得されたクランク軸回転速度変動物理量が物理量判定基準よりも大きいか否かを判定する。物理量判定基準は、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量との間で設定される。このため、第１判定器において、クランク軸回転速度変動物理量の大きさを用いある精度で失火を判定することができる。ただし、複数の気筒を有する内燃機関について、物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量に、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の数が混在している可能性がある。鞍乗型車両の悪路走行状態では、失火時でない場合に物理量判定基準よりも大きいと判定されるクランク軸回転速度変動物理量の数が増大する場合がある。
第２判定器は、前記クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得されたクランク軸回転速度変動物理量の少なくとも一部の物理量に対し判定を行う。第２判定器は、少なくとも一部の物理量と前記少なくとも一部の物理量の少なくとも前又は後で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に該当するか否かを判定する。
第３判定器は、前記第１判定器の判定結果及び前記第２判定器の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。

失火状態でない場合でも、動作条件又は悪路走行によって正常時のクランク軸回転速度の変動物理量の分布が広がる可能性がある。このとき、第１判定器で、物理量判定基準よりも大きいと判定されるクランク軸回転速度変動物理量の数が増大する場合がある。この場合、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定されるクランク軸回転速度変動物理量には、実際には、失火によらないクランク軸回転速度変動物理量も含まれている。
上記構成によれば、第２判定器で、第１判定器での判定と異なる基準による判定が実施される。例えば、第２判定器の判定結果が第１判定器の判定結果に対し大きく異なる場合、第１判定器の判定結果は、本来失火を判定することができない状況を示している可能性が高い。第３判定器で、前記第１判定器の判定結果と前記第２判定器の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かが判定される。このため、高い精度で複数の気筒を有する内燃機関の失火を検出することができる。

本発明の一つの観点によれば、鞍乗型車両エンジンユニットは、以下の構成を採用できる。

（２） （１）の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
前記第２判定器は、前記第１判定器で前記物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量を前記少なくとも一部の物理量とし、前記少なくとも一部の物理量と前記少なくとも一部の物理量の少なくとも前又は後で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に含まれるか否かを判定する。

上記構成によれば、第１判定器での判定結果を用いて、失火よるクランク軸回転速度変動物理量がより高い精度で選別される。つまり、第２判定器での判定によって、第１判定器での判定の精度が判定される。第１判定器での判定の精度が低い場合は、本来失火を判定することができない状況を示している可能性が高い。第３判定器で、前記第１判定器の判定の精度に基づき、失火判定を有効とするか否かが判定される。このため、より高い精度で失火を検出することができる。

本発明の一つの観点によれば、鞍乗型車両エンジンユニットは、以下の構成を採用できる。

（３） （２）の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
前記第３判定器は、前記第１判定器で前記物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に対する、前記第２判定器で前記失火パターン範囲に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づいて失火判定を有効とするか否かを判定する。

上記構成によれば、第１判定器での頻度と、第２判定器での頻度とによって、第１判定器での判定の精度が判定される。例えば、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定される頻度に対し、第２判定器で設定された失火パターン範囲に該当しないと判定される物理量の頻度が小さい場合は、本来失火を判定することができない状況を示している可能性が高い。上記構成によれば、例えば、鞍乗型車両の悪路走行のように、クランク軸回転速度変動物理量によって失火を判定し難い状態で、失火であると誤判定する事態が抑えられる。
従って、複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される内燃機関の失火を内燃機関の広い動作範囲で高い精度で検出することができる。

本発明の一つの観点によれば、鞍乗型車両エンジンユニットは、以下の構成を採用できる。

（４） （１）の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
前記第３判定器は、前記重複動作領域として、前記内燃機関で出力可能なクランク軸回転速度の範囲を等分した３つの領域のうち最も小さいクランク軸回転速度を含む低回転速度領域で、且つ、前記内燃機関で出力可能な負荷の範囲を等分した３つの領域のうち最も小さい負荷を含む低負荷・低回転速度領域において前記内燃機関が動作している場合に、前記第１判定器の判定結果と前記第２判定器の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。

鞍乗型車両エンジンユニットの内燃機関では、低負荷・低回転速度領域での正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布において隣り合う裾に重なりが生じやすい。上記構成によれば、第３判定器は、少なくとも、低負荷・低回転速度領域で、第２判定器での判定結果に基づいて判定を行う。このため、クランク軸回転速度変動物理量の分布において隣り合う裾に重なりが生じやすい領域も含め、失火を高い精度で検出することができる。

本発明の一つの観点によれば、鞍乗型車両エンジンユニットは、以下の構成を採用できる。

（５） （１）の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
前記内燃機関は、正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布が間隔を開けて分離するような分離動作領域を含む領域で動作するように構成され、
前記物理量判定基準は、前記間隔の範囲内に設定される。

上記構成によれば、内燃機関が重複動作領域で動作している場合でも、取得されたクランク軸回転速度変動物理量が第１判定器における物理量判定基準よりも大きいと判定される頻度を抑制することができる。この結果、第２判定器で判定を行う対象から、明らかに失火に起因しないクランク軸回転速度変動物理量を除外することができる。このため、第２判定器及び第３判定器による判定の精度が向上する。

本発明の一つの観点によれば、鞍乗型車両は、以下の構成を採用できる。

（６） （１）の鞍乗型車両エンジンユニットと、
鞍乗型車両エンジンユニットで駆動される駆動輪と、
を備えた鞍乗型車両。

上記構成によれば、鞍乗型車両に搭載される内燃機関の失火を広い動作範囲において高い精度で検出することができる。

本明細書にて使用される専門用語は特定の実施例のみを定義する目的であって発明を制限する意図を有しない。
本明細書にて使用される用語「および/または」はひとつの、または複数の関連した列挙された構成物のあらゆるまたはすべての組み合わせを含む。
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他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。
一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術および本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されることはない。
本発明の説明においては、複数の技術および工程が開示されていると理解される。
これらの各々は個別の利益を有し、それぞれは、他の開示された技術の１つ以上、または、場合によっては全てと共に使用することもできる。
したがって、明確にするために、この説明は、不要に個々のステップの可能な組み合わせをすべて繰り返すことを控える。
それにもかかわらず、明細書および特許請求の範囲は、そのような組み合わせがすべて本発明および請求項の範囲内にあることを理解して読まれるべきである。
本明細書では、新しい鞍乗型車両エンジンユニットについて説明する。
以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。
しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本発明を実施できることが明らかである。
本開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面または説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。

鞍乗型車両エンジンユニットは、内燃機関及び失火検出装置を備え、鞍乗型車両に設けられる。失火検出装置は、例えば、後述するようなＥＣＵであってもよく、ＥＣＵとは別に車両に設けられる制御装置であってもよい。失火検出装置は、例えば、少なくとも内燃機関と通信可能である。失火検出装置は、例えば、内燃機関が備えるセンサ等から出力される信号を受信し、内燃機関が備える各種機器・装置等へ制御信号を送信可能であるように構成されている。失火検出装置は、更に、例えば、車両が備えるセンサ等から出力される信号を受信し、車両が備える各種機器・装置等へ制御信号を送信可能であるように構成されてもよい。鞍乗型車両エンジンユニットは、必ずしも、内燃機関と失火検出装置とが物理的にユニット化されていることを意味しない。従って、鞍乗型車両エンジンユニットにおいて、内燃機関と失火検出装置とは、物理的に一体として構成されていてもよく、物理的に一体として構成されていなくてもよい。

鞍乗型車両は、鞍乗型車両エンジンユニットに加え、例えば、車輪を有する。車輪には、内燃機関から出力される動力を受けて回転する駆動輪が含まれる。車輪の数は、特に限定されない。鞍乗型車両とは、運転者がサドルに跨って着座する形式の車両をいう。鞍乗型車両としては、例えば、自動二輪車、自動三輪車、ＡＴＶ（Ａｌｌ－Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）が挙げられる。
鞍乗型車両の駆動輪は、例えば後輪である。駆動輪はこれに限られず、例えば前輪であってもよい。

内燃機関としては、特に限定されず、例えば、４ストロークエンジンが挙げられる。また、内燃機関は、ガソリンエンジンであってもよく、ディーゼルエンジンであってもよい。気筒数は、特に限定されない。内燃機関としては、例えば、４気筒、６気筒、８気筒等、種々の数の気筒を有する内燃機関が挙げられる。内燃機関は、単気筒、２気筒又は３気筒を有する内燃機関であってもよい。多気筒の内燃機関は、等間隔燃焼型であってもよく、不等間隔燃焼型であってもよい。

低負荷・低回転速度領域の各々に対応する負荷は、具体的には、特に限定されない。負荷は、車両及び／又は内燃機関の仕様によって異なり、負荷の検出方法によっても異なる。負荷の具体的な数値については、特に限定されない。高負荷は、例えば、車両の加速時、登坂時又は内燃機関の高速回転を維持するように車両が高速で走行する時に生じる負荷に相当する。低負荷は、例えば、車両の定常走行時、減速時又は降坂時に生じる負荷に相当する。高負荷と中負荷と低負荷とは、互いの相対的な関係により特定され得る。内燃機関は、例えば、内燃機関の負荷を検出するための負荷検出器を備えてもよい。負荷検出器としては、特に限定されず、例えば、吸気管圧力センサ、筒内圧センサ等、従来公知の検出器が採用され得る。失火検出装置は、例えば、負荷検出器の信号に基づいて、内燃機関の負荷に関する情報を取得する負荷関連情報取得器を備えてもよい。失火検出装置は、負荷検出器の信号又は負荷関連情報取得器により得られる情報に依らずに、悪路走行判定器の判定結果に基づく内燃機関の失火判定の中止を実行してもよい。

クランク角信号出力器は、特に限定されず、従来公知の機器が採用され得る。クランク角信号出力器としては、例えば、レゾルバ、ホールＩＣ、電磁誘導型センサ等が挙げられる。クランク角信号出力器は、例えば、所定の検出角度を空けてクランク軸に配置された被検出部の通過を表すクランク角信号を出力する。クランク角信号出力器は、クランク軸の回転に対し、クランク角信号を周期的に出力する。但し、クランク角信号出力器は、例えばクランク軸が一定速度回転で回転する場合に、常に一定の周期でクランク角信号を出力するものに限られない。例えば、被検出部の一部は、残りの被検出部と異なる間隔で配置されていてもよい。この結果、クランク角信号出力器は、例えば、一部のクランク軸回転角度領域で、他の領域とは異なる周期で信号を出力してもよい。

失火検出装置のハードウェア構成は、特に限定されない。失火検出装置は、中央処理装置と、記憶装置とを有するコンピュータにより構成されていてもよい。失火検出装置の一部または全部が、電子回路であるワイヤードロジックによって構成されていてもよい。失火検出装置は、全体として物理的に一体として構成されていてもよく、物理的に別個の複数の装置の組合せにより構成されていてもよい。

クランク軸回転速度変動物理量は、クランク軸の回転速度の変動量に関する物理量である。クランク軸回転速度変動物理量は、クランク軸の回転速度の変動が反映される値であり、正常時と失火時とで異なる値になる。クランク軸の回転速度は、クランク角信号出力器から周期的に順次出力されるクランク角信号の１つの時間間隔に基づいて取得される瞬時回転速度であってもよく、所定クランク角度（例えば１８０ＣＡＤ、３６０ＣＡＤ）の区間における平均回転速度（移動平均回転速度）であってもよい。クランク軸回転速度変動物理量は、例えば、第１のクランク角度の区間に対応する回転速度（瞬時回転速度又は平均回転速度）と、第２のクランク角度の区間に対応する回転速度（瞬時回転速度又は平均回転速度）との差分値であってもよい。この場合、第１のクランク角度の区間は、例えば、失火検出対象の気筒の圧縮上死点から、内燃機関において次に到来する圧縮上死点までの区間と少なくとも部分的に重複するように設定される。一方、第２のクランク角度の区間は、例えば、当該圧縮上死点の前に設定される。当該圧縮上死点で失火が生じた場合、第１のクランク角度の区間に対応するクランク軸の回転速度は減少するが、第２のクランク角度の区間に対応するクランク軸の回転速度は、当該失火による影響を受けない。従って、差分値を取得することにより、正常時と失火時との違いが反映されたクランク軸回転速度変動物理量が得られる。各区間に対応する回転速度は、必ずしも、そのまま差分値の取得に用いられる必要はない。各区間に対する回転速度の各々に対して演算乃至補正の処理が行われ、処理後の各回転速度に基づいて差分値が取得されてもよい。クランク軸回転速度変動物理量は、等爆エンジンに係るクランク軸回転速度変動物理量であってもよく、不等爆エンジンに係るクランク軸回転速度変動物理量であってもよい。クランク軸回転速度変動物理量は、例えば、クランク軸から車輪までの動力伝達経路における回転体（例えば、ギア、軸等）の回転速度であってもよい。

第２判定器は、例えば、あるタイミングで取得された物理量とその後で取得された物理量との間の変動パターンを判定する。第２判定器はこれに限られず、例えば、あるタイミングで取得された物理量とその前で取得された物理量との間の変動パターンを判定してもよい。また、第２判定器は、例えば、あるタイミングで取得された物理量と、その前で取得された物理量と、その後で取得された物理量との間の変動パターンを判定してもよい。ここで、前で取得された物理量は、前の複数のタイミングで取得された複数の物理量でもよい。また、後で取得された物理量は、後の複数のタイミングで取得された複数の物理量でもよい。
変動のパターンは、複数のタイミングで順次取得される物理量の変動の類型である。失火パターン範囲は、例えば、複数のタイミングで得られる複数の物理量のそれぞれについて設定される値の範囲の組合せである。変動のパターンが設定された失火パターン範囲に該当するか否かは、例えば、順次取得される複数物理量の各々が失火パターン範囲で設定された各々の値の範囲に該当するか否かによって判定される。失火パターン範囲は、これに限られず、例えば、あるタイミングで取得された物理量に対し、後に取得される物理量が増加しているか又は減少しているかの状態であってもよい。

第２判定器は、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量及びその前／後の物理量を判定の対象としてもよい。第２判定器は、これに限られず、例えば、すべての物理量及びその前／後の物理量を判定の対象としてもよい。

第３判定器は、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に対する、第２判定器で失火パターン範囲に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づいて失火判定を有効とするか否かを判定する。第３判定器は、これに限られず、例えば、取得されたすべてのクランク軸回転速度変動物理量の頻度に対する、第２判定器で失火パターン範囲に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づいて判定してもよい。
第３判定器は、低負荷・低回転速度領域において内燃機関が動作している場合に、第１判定器の判定結果と第２判定器の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。第３判定器は、低負荷・低回転速度領域以外の領域において内燃機関が動作している場合に、第１判定器の判定結果と第２判定器の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定してもよい。
失火判定は、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づく判定である。この場合、例えば、失火判定が有効であれば、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度を失火の頻度とする。ただし、失火判定は、これに限られず、さらに、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量のうち、第２判定器で失火パターン範囲に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づく判定であってもよい。この場合、失火判定が有効であれば、例えば、第１判定器で物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量のうち第２判定器で失火パターン範囲に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度を失火の頻度とする。また、第２判定器の判定が、第１判定器の判定とは独立の場合、失火判定は、第２判定器で失火パターン範囲に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づく判定でもよい。

本発明によれば、複数気筒を有し鞍乗型車両に搭載される内燃機関の失火を内燃機関の広い動作範囲で高い精度で検出することができる鞍乗型車両エンジンユニットを実現することができる。

本発明の第一実施形態に係る鞍乗型車両エンジンユニットの概略及び回転速度変動物理量の分布を説明する図である。 図１に示す鞍乗型車両エンジンユニットを備えた鞍乗型車両を示す外観図である。 図１に示す失火検出装置、及びその周辺の装置の構成を模式的に示す構成図である。 クランク軸の回転速度の例を示すチャートである。 回転速度変動物理量の分布を説明する図である。 エンジンに関する回転速度変動物理量の分布を示す説明図である。 回転速度変動物理量の変動パターンの一例を示すチャートである。 悪路走行状態と失火時における回転速度変動物理量の分布の内訳を示す図である。 図１に示す失火検出装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る鞍乗型車両エンジンユニットの概略及び回転速度変動物理量の分布を説明する図である。図１のパート（ｂ）は、エンジンに関する回転速度変動物理量の分布を示す。図１のパート（ｃ）は、悪路走行状態における回転速度変動物理量の分布Ｅ１を示す。図１のパート（ｄ）は、失火時における回転速度変動物理量の分布Ｅ２を示す。

鞍乗型車両エンジンユニットＥＵは、エンジン２０と、失火検出装置１０とを備えている。鞍乗型車両エンジンユニットは、鞍乗型車両５０（図２参照）に設けられる。つまり、エンジン２０は、鞍乗型車両５０に設けられる。
エンジン２０は、内燃機関である。エンジン２０は、クランク軸２１と、クランク角信号出力器２７（以降、角信号出力器２７とも称する）とを有する。エンジン２０の動力は、クランク軸２１から出力される。角信号出力器２７は、クランク軸２１の回転に応じてクランク角信号を周期的に出力する。

失火検出装置１０は、エンジン２０の失火を検出する。また、失火検出装置１０は、鞍乗型車両５０が悪路を走行しているか否かを検出する悪路検出装置として機能する。また、失火検出装置１０は、エンジン２０の制御を行う。
失火検出装置１０は、クランク軸回転速度変動物理量取得部１１（以降、変動物理量取得部１１とも称する。）、及び失火判定部１２を有する。失火判定部１２は、第１判定部１３、第２判定部１４、及び第３判定部１５を備える。失火検出装置１０は、更に、報知信号送信部１６と、燃焼制御部１７とを備える。

変動物理量取得部１１は、クランク軸回転速度変動物理量取得器の一例である。失火判定部１２は、失火判定器の一例である。第１判定部１３は、第１判定器の一例である。第２判定部１４は、第２判定器の一例である。第３判定部１５は、第３判定器の一例である。

変動物理量取得部１１は、角信号出力器２７の信号に基づいて、クランク軸回転速度変動物理量に関するクランク軸回転速度変動物理量（以降、回転速度変動物理量とも称する。）を取得する。回転速度変動物理量は、エンジン２０の複数種類の行程のうち特定行程におけるクランク軸２１の回転速度の変動量に関する物理量である。回転速度変動物理量は、正常時と失火時とで異なる。正常時の回転速度変動物理量、及び失火時の回転速度変動物理量は、互いに異なる分布を有する。

図１のパート（ｂ）は、エンジンに関する回転速度変動物理量の分布を示す。図１のパート（ｂ）には、クランク軸回転速度の大きさと負荷大きさの組合せが異なる９つの領域のそれぞれにおいて、正常時の回転速度変動物理量の分布Ｅと失火時の回転速度変動物理量の分布Ｍとが示されている。
エンジン２０は、重複動作領域を含む領域で動作するよう構成されている。エンジン２０の重複動作領域は、失火のない正常時の回転速度変動物理量の分布Ｅと失火時の回転速度変動物理量の分布Ｍの一部が互いに重なるような領域である。エンジン２０の重複動作領域は、例えば、低負荷・低回転速度領域ＬＬを含んでいる。

失火検出装置１０の第１判定部１３は、変動物理量取得部１１から取得された回転速度変動物理量が、図１のパート（ｃ）に示す物理量判定基準ＡＲよりも大きいか否かを判定する。物理量判定基準ＡＲは、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布Ｅのピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布Ｍのピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量との間で設定される。
第１判定部１３は、物理量判定基準ＡＲよりも大きい回転速度変動物理量Ｎ２の頻度を、仮の失火の頻度として記憶する。

第２判定部１４は、ある回転速度変動物理量と、この回転速度変動物理量の前及び後で取得された回転速度変動物理量とで形成される変動のパターンが設定された失火パターン範囲に該当するか否かを判定する。第２判定部１４は、第１判定部１３で回転速度変動物理量が物理量判定基準よりも大きいと判定された場合に、大きいと判定された回転速度変動物理量に関して失火パターン範囲に該当するか否かを判定する。第２判定部１４は、第１判定部１３で回転速度変動物理量が物理量判定基準よりも大きいと判定された回転速度変動物理量と、前及び後で取得された回転速度変動物理量形成される変動のパターンについて判定を行う。

図１のパート（ｃ）に示すように、悪路走行状態における回転速度変動物理量の分布Ｅ１は、平坦路の走行の場合の分布Ｅ０よりも広がる。悪路走行状態における回転速度変動物理量の分布Ｅ１のうち、物理量判定基準ＡＲよりも大きい回転速度変動物理量Ｎ１は、第１判定部１３において、失火の可能性があると誤判定される。しかし、悪路走行状態の場合、回転速度変動物理量Ｎ１のうち、第２判定部１４でパターン範囲に含まれると判定される回転速度変動物理量Ｙ１の頻度は少ない。

図１のパート（ｄ）に示すように、失火が生じた場合の回転速度変動物理量の分布Ｅ２のうち、物理量判定基準ＡＲよりも大きい回転速度変動物理量Ｎ２は、第１判定部１３において、失火の可能性があると判定される。物理量判定基準ＡＲよりも大きい回転速度変動物理量Ｎ２は、実際の失火に起因している。このため、回転速度変動物理量Ｎ２のうち、第２判定部１４によってパターン範囲に含まれると判定される回転速度変動物理量Ｙ２の頻度は多い。

第３判定部１５は、第１判定部１３の判定結果と第２判定部１４の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。第３判定部１５は、第１判定部１３で物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定された頻度に対する、第２判定部１４で失火パターン範囲に含まれると判定された頻度に基づいて失火判定を有効と判定する。第３判定部１５は、より詳細には、第１判定部１３で大きいと判定された頻度に対する、第２判定部１４で失火パターン範囲に含まれると判定された頻度の割合が基準値以上の場合、失火判定を有効と判定する。

報知信号送信部１６は、失火判定部１２による判定結果を報知する。報知信号送信部１６は、失火判定部１２により失火と判定された場合には、報知装置３０（図３参照）に失火の表示を行わせる。また、報知信号送信部１６は、報知装置３０に失火の情報を表示させる。
また、失火判定部１２によって悪路走行が検出された場合、報知信号送信部１６は、悪路走行の検出結果を表す情報を報知装置３０に出力する。報知信号送信部１６は、失火判定部１２によって失火判定が有効と判定された場合、失火の検出結果を表す失火情報を報知装置３０に出力する。報知信号送信部１６は、報知装置３０としての診断装置が失火検出装置１０と接続された時又は接続されている時に、記憶された情報を出力する。

第１判定部１３による判定結果には、上述したように誤判定が混在する場合がある。このため、例えば鞍乗型車両５０の悪路走行状態では、失火時でない場合に物理量判定基準よりも大きいと誤判定される回転速度変動物理量の数が増大する場合がある。
第２判定部１４で、第１判定部１３での判定と異なる基準による判定が実施される。例えば、第２判定部１４の判定結果が第１判定部１３の判定結果に対し大きく異なる場合、第１判定部１３によって失火を判定することができない状況を示している可能性が高い。第３判定部１５で、第２判定部１４の判定結果と第１判定部１３の判定結果に基づき失火判定を有効とするか否かが判定される。このため、複数の気筒を有するエンジン２０の失火を高い精度で検出することができる。
また、失火に起因する変動の態様は燃焼サイクルに特有の現象であるため、悪路走行に起因する変動の態様と比べて多様性が低い。このため、クランク軸回転速度の変動が失火に起因することの判定の精度は、変動が例えば悪路走行に起因することを判定するよりも高い。失火に起因するクランク軸回転速度の変動を判定する第２判定部１４の結果を用いることにより、より高い精度で悪路走行による影響を除去することができる。

図２は、図１に示す鞍乗型車両エンジンユニットを備えた鞍乗型車両を示す外観図である。
図２に示す鞍乗型車両５０は、車体５１及び車輪５２ａ，５２ｂを備えている。車輪５２ａ，５２ｂは、車体５１に支持されている。鞍乗型車両５０は、２つの車輪５２ａ，５２ｂを有する自動二輪車である。車輪５２ａ，５２ｂは、鞍乗型車両５０の車体５１に対して、鞍乗型車両５０の前後方向Ｘに並んで配置されている。後ろの車輪５２ｂは駆動輪である。
鞍乗型車両５０は、鞍乗型車両エンジンユニットＥＵ、及び駆動系５９を備えている。鞍乗型車両エンジンユニットＥＵは、失火検出装置１０及びエンジン２０を備えている。駆動系５９は、エンジン２０の動力を伝達することによって、鞍乗型車両５０を駆動する。

図３は、図１に示す失火検出装置、及びその周辺の装置の構成を模式的に示す構成図である。

図３に示す失火検出装置１０は、エンジン２０に係る装置である。本実施形態に係るエンジン２０は、３気筒エンジンである。

エンジン２０は、クランク軸２１を備えている。クランク軸２１はエンジン２０の動作に伴い回転する。クランク軸２１には、クランク軸２１の回転を検出させるための複数の被検出部２５が設けられている。被検出部２５は、クランク軸２１の周方向に、クランク軸２１の回転中心から見て予め定められた検出角度を空けて並んでいる。検出角度は、例えば１５度である。但し、一部の隣り合う被検出部２５の間隔は、上記検出角度よりも広い。被検出部２５は、クランク軸２１の回転と連動して移動する。

角信号出力器２７は、被検出部２５の通過を検出すると信号を出力する。この結果、角信号出力器２７は、クランク軸２１の回転に応じてクランク角信号（角信号）を周期的に出力する。例えばクランク軸２１が一定速度で回転する場合、角信号出力器２７は検出角度に応じた一定周期で角信号を出力する。ただし、角信号出力器２７は、一部の回転角度において検出角度に応じた周期より長い周期で角信号を出力する。

失火検出装置１０を構成するコンピュータ１００は、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、及びＩ／Ｏポート１０３を備えている。
ＣＰＵ１０１は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。メモリ１０２は、制御プログラムと、演算に必要な情報とを記憶する。Ｉ／Ｏポート１０３は、外部装置に対し信号を入出力する。
Ｉ／Ｏポート１０３には、角信号出力器２７が接続されている。角信号出力器２７は、エンジン２０のクランク軸２１が検出角度回転する毎に角信号を出力する。
Ｉ／Ｏポート１０３には、報知装置３０も接続されている。報知装置３０は、失火検出装置１０から出力される信号に基づいて情報を表示する。報知装置３０は、例えば鞍乗型車両５０に設けられた表示ランプである。また、報知装置３０には、例えば、鞍乗型車両５０の外部装置である診断装置も含まれる。

本実施形態の失火検出装置１０は、クランク軸２１の回転速度に基づいて、エンジン２０の失火を検出する。本実施形態の失火検出装置１０は、エンジン２０の動作を制御するエンジン制御装置（ＥＣＵ）としての機能も有する。失火検出装置１０には、不図示の吸気圧力センサ、燃料噴射装置、及び、点火プラグが接続される。

図１に示す変動物理量取得部１１と、失火判定部１２と、第１判定部１３と、第２判定部１４と、第３判定部１５と、報知信号送信部１６と、燃焼制御部１７とは、制御プログラムを実行するＣＰＵ１０１（図３参照）が、図３に示すハードウェアを制御することによって実現される。

図１のパート（ａ）に示す変動物理量取得部１１は、角信号出力器２７からの角信号に基づいて、クランク軸２１の回転速度変動物理量を取得する。角信号は、クランク軸２１が検出角度回転する毎に出力される。
変動物理量取得部１１は、角信号出力器２７からの信号が出力されるタイミングの時間間隔を計測することによって回転速度を得る。また、変動物理量取得部１１は、回転速度変動物理量を得る。変動物理量取得部１１が取得する回転速度変動物理量は、エンジン２０の回転速度変動物理量である。

エンジン２０の回転速度の変動には、エンジン２０の燃焼による変動が含まれている。エンジン２０の燃焼による変動は、４ストロークに相当するクランク角度と等しいか又はそれより短い角度周期を有する。
エンジン２０の回転速度の変動には、エンジン２０の燃焼による変動だけでなく、悪路走行による変動が含まれる場合がある。悪路走行は、エンジン２０の外的要因である。

変動物理量取得部１１は、例えば、各気筒の燃焼行程に対応する１８０度クランク角度の区間の回転速度と、燃焼行程の間の行程に対応する１８０度クランク角度の区間の回転速度とを得る。

変動物理量取得部１１は、エンジン２０の回転速度について、同一の行程が連続する気筒における変動量を算出する。変動物理量取得部１１は、この変動量に基づいて回転速度変動物理量を取得する。

図４は、クランク軸の回転速度の例を示すチャートである。
図４のグラフの横軸はクランク軸２１の回転角度θを示し、縦軸は回転速度を示す。図４に示す例では、回転速度の関係を分かりやすくするため、エンジン２０の外的要因による変動を含まない。
図４のグラフは、回転速度ＯＭＧの変動を概略的に示している。回転速度ＯＭＧのグラフは、燃焼行程及び吸気行程に対応するクランク角度について算出された回転速度の値を曲線で結ぶことによって得られる。
図４のグラフは、時間を基準とした回転速度の推移ではなく、クランク角度を基準とした回転速度ＯＭＧの推移を示している。

燃焼動作による回転変動は、７２０度クランク角度あたり、気筒数に相当する数の繰返し周期を有する。本実施形態に係るエンジン２０は、等間隔燃焼の３気筒４ストロークエンジンである。図４に示す回転速度ＯＭＧの回転変動は、７２０度クランク角度当たり３つの繰返し周期を有している。即ち、エンジン２０の燃焼動作による回転変動の周期は、４ストロークに相当するクランク角度（７２０度）より短い。各気筒の圧縮行程に対応する回転速度のピークは、２４０度クランク角度毎に表れる。
図４のグラフにおいて、ある時点における検出対象のクランク角度の位置の番号を「０」とし、「０」の位置から２４０度クランク角度ごとに「１」，「２」，「３」…の番号を割り当てている。また、「０」と「１」の間に「０ａ」、そして、「１」と「２」の間に「１ａ」のように文字付きの番号を割り当てている。図４の例では、３つの気筒のうち第３の気筒の吸気行程（＃３Ｓ）を、ある時点における検出対象である「０」の位置とする。「１」，「２」，「３」の位置は、第２の気筒、第１の気筒、第３の気筒における吸気行程（＃２Ｓ，＃１Ｓ，＃３Ｓ）にそれぞれ対応している。

各位置「０」，「１」，「２」，…における回転速度ＯＭＧの値を、ＯＭＧ０，ＯＭＧ１，ＯＭＧ２，…と表す。変動物理量取得部１１が得るクランク軸２１の回転速度は、エンジン２０の回転速度である。従って、クランク軸２１の回転速度ＯＭＧをエンジン２０の回転速度ＯＭＧとして説明する。

図１のパート（ａ）に示す変動物理量取得部１１は、同一の行程が連続する気筒における回転速度の差を算出する。変動物理量取得部１１は、回転速度として、エンジン２０の回転速度ＯＭＧを用いる。算出した差を第１の変動量とする。
例えば、図４に示す「０」の位置が検出対象となる場合、同一の行程が連続する気筒に対応するクランク角度の位置は、「０」と「１」の位置である。例えば、「１」の位置は、第２の気筒の吸気行程（図４の＃２Ｓ）に対応する。「０」の位置は、第３の気筒の吸気行程（図４の＃３Ｓ）に対応する。つまり、「１」の位置と「０」の位置で第２の気筒の吸気行程と第３の気筒の吸気行程が連続する。第１の変動量は、回転速度ＯＭＧ１と回転速度ＯＭＧ０の差である。ここで、回転速度ＯＭＧ１は、図４に示す「１」の位置の回転速度である。また、回転速度ＯＭＧ０は、「０」の位置での回転速度である。
また更に、変動物理量取得部１１は、第１の変動量を算出したクランク軸２１の位置よりも７２０度クランク角度前の位置において、同一の行程が連続する気筒における差を算出する。この差を第２の変動量とする。７２０度クランク角度前の位置において、同一の行程が連続する気筒に対応するクランク軸２１の位置は、「３」と「４」の位置である。第２の変動量は、回転速度ＯＭＧ８と回転速度ＯＭＧ６の差である。ここで、回転速度ＯＭＧ６は、「３」の位置での、エンジン２０の回転速度ＯＭＧである。また、回転速度ＯＭＧ８は、「４」の位置での回転速度である。
また、変動物理量取得部１１は、回転速度変動物理量ΔＯＭＧとして、上記の第１の変動量と第２の変動量との差を算出する。変動物理量取得部１１は、算出した差を回転速度変動物理量として出力する。各位置「０」，「１」，「２」，…は、回転速度変動物理量を取得するタイミングでもある。以降の説明では、「０」，「１」，「２」，…をタイミングとして説明する場合もある。

図４の破線ＭＳ＿ＯＭＧは、失火時の回転速度の変動を示している。破線ＭＳ＿ＯＭＧは、第３の気筒の燃焼行程（＃３Ｗ）において、失火時の回転速度の変動を概略的に示している。失火が生じた場合、燃焼による回転速度の上昇が生じないため、第１の気筒の前の気筒の燃焼行程（＃２Ｗ）から、第１の気筒の次の気筒の燃焼行程（＃１Ｗ）まで、回転速度が低下し続ける。つまり、「０」の位置における回転速度ＯＭＧ０が、失火が生じない正常時と比べて低い。このため、「０」の位置における第１の変動量は、失火が生じない正常時と比べ増大する。この場合、「０」の位置における回転速度変動物理量ΔＯＭＧは、失火が生じない正常時と比べて増大する。

第１の変動量又は第２の変動量は、例えばエンジンの回転が制御に応じて加速又は減速する場合にも増大する。失火判定部１２が、第１の変動量と第２の変動量との差を算出することによって取得された回転速度変動物理量ΔＯＭＧについて判断する。これによって、エンジンの回転が制御に応じて加速又は減速する場合の影響が抑制される。また、回転速度変動物理量ΔＯＭＧの、７２０度クランク角度期間の経過後の変化が判断されることによって、同じ行程での回転速度の変化が判断される。従って、変化を判断する対象のクランク角度位置による影響が抑制される。従って、失火の検出及び悪路の検出において、制御に応じた加速又は減速の影響が抑えられる。

回転速度変動物理量ΔＯＭＧは、失火時でない正常時でも、例えば、エンジン２０を搭載した鞍乗型車両５０（図２参照）が平坦路ではなく悪路を走行する場合に増大する。鞍乗型車両５０が悪路を走行する場合、回転速度変動物理量ΔＯＭＧが変動する。回転速度変動物理量ΔＯＭＧの変動に含まれる、悪路の走行に起因する変動が増大すると、第１判定部１３による判定では、精密な失火の判定を実施できない場合がある。

図５は、回転速度変動物理量の分布を説明する図である。

図５の実線は、平坦路の走行中に失火が生じる状態における回転速度変動物理量ΔＯＭＧの分布Ｅ０，Ｍ０を示している。より詳細には、平坦路の走行中に失火が生じる状態における回転速度変動物理量の分布は、平坦路の走行中に失火が生じない場合（正常時）の回転速度変動物理量ΔＯＭＧの分布Ｅ０と、失火が生じた場合（失火時）の回転速度の分布Ｍ０を有している。分布Ｅ０，Ｍ０のそれぞれは、正規分布又は実質的に正規分布である。

図５に示すように、平坦路の走行中に失火が生じない場合（正常時）の回転速度変動物理量ΔＯＭＧの分布Ｅ０と、失火が生じた場合（失火時）の回転速度変動物理量ΔＯＭＧの分布Ｍ０とは異なる位置に分布している。すなわち、正常時の回転速度変動物理量ΔＯＭＧと、失火時の回転速度変動物理量ΔＯＭＧとは、ほとんどの場合において異なる。
本実施形態における第１判定部１３は、取得された回転速度変動物理量が物理量判定基準ＡＲよりも大きいか否かを判定する。物理量判定基準ＡＲは、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布Ｅ０のピークＸｎに対応するクランク軸回転速度変動物理量と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布Ｍ０のピークＸｓに対応するクランク軸回転速度変動物理量との間で設定される。

正常時の回転速度変動物理量ΔＯＭＧの分布Ｅ０の裾（ｔａｉｌ）と、失火時の回転速度変動物理量ΔＯＭＧの分布Ｍ０の裾との関係は、上述したエンジン２０の動作状態によっても異なる。
図６は、エンジンに関する回転速度変動物理量の分布を示す説明図である。
図６の横軸は、クランク軸２１の回転速度を示す。縦軸はエンジン２０の負荷を示す。図６は、エンジン２０が出力可能な回転速度と負荷の範囲全体を表している。
図６には、エンジン２０が出力可能なクランク軸回転速度の範囲を等分した３つの領域が示されている。また、図６には、エンジン２０が出力可能な負荷の範囲を等分した３つの領域が示されている。つまり、図６には、クランク軸回転速度の大きさと負荷大きさの組合せが異なる９つの領域が示されている。９つの領域のうち、高負荷・高回転速度領域ＨＨと低負荷・低回転速度領域ＬＬに符号を付している。例えば、低負荷・低回転速度領域ＬＬは、エンジン２０で出力可能なクランク軸回転速度の範囲を等分した３つの領域のうち最も小さいクランク軸回転速度を含む低回転速度領域で、且つ、前記内燃機関で出力可能な負荷の範囲を等分した３つの領域のうち最も小さい負荷を含む領域である。

図６には、９つの領域ごとに領域を代表する回転速度変動物理量の分布が示されている。
エンジン２０は、鞍乗型車両５０に搭載するため、クランク軸２１の慣性モーメントが小さくなるように構成されている。クランク軸２１の慣性モーメントの低減に起因して、低負荷・低回転速度領域ＬＬにおいて、分布Ｅと、分布Ｍとが、互いに重なるように生じる。分布Ｅと、分布Ｍとが、互いに重なるように生じるエンジン２０の動作領域を重複動作領域と称する。低負荷・低回転速度領域ＬＬは、重複動作領域に含まれている。

これに対し、エンジン２０では、高負荷・高回転速度領域ＨＨを含む高負荷領域全体において、間隔Ｇａが広く確保されている。
例えば、高負荷・高回転速度領域ＨＨのように、分布Ｅの裾Ｅｔと、分布Ｍの裾Ｍｔとの間隔が充分に離れていれば、悪路走行によって回転速度変動物理量ΔＯＭＧが増大しても分布Ｅの裾Ｅｔと、分布Ｍの裾Ｍｔとの間隔が離れている。従って、第１判定部１３による、回転速度変動物理量が物理量判定基準ＡＲよりも大きいか否かの判定によって失火を判定することも可能である。また、悪路走行状態か否かが判定可能である。

低負荷・低回転速度領域ＬＬを含む重複動作領域において、分布Ｅの裾Ｅｔと、分布Ｍの裾Ｍｔとの間に間隔Ｇａが無い。
しかし、例えば、低負荷・低回転速度領域ＬＬのように、分布Ｅの裾Ｅｔと、分布Ｍの裾Ｍｔとの間に間隔Ｇａが無い場合、第１判定部１３によって物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量に、正常時のクランク軸回転速度変動物理量が混在している可能性がある。その結果、低負荷・低回転速度領域ＬＬにおける失火の検出性能が低下する。
さらに、鞍乗型車両５０の悪路走行状態では、失火時でない場合に物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定されるクランク軸回転速度変動物理量の数が増大する場合がある。すなわち、第１判定部１３による判定結果には、誤判定が混在する場合がある。

図１のパート（ａ）に示す失火検出装置１０の失火判定部１２は、第１判定部１３、第２判定部１４、及び第３判定部１５の働きによって、低負荷・低回転速度領域ＬＬを含む重複領域でも、失火を高い精度で検出する。失火判定部１２は、回転速度変動物理量が取得されるごとに失火状態の判定を行う。

第１判定部１３は、変動物理量取得部１１から取得された回転速度変動物理量が物理量判定基準ＡＲよりも大きいか否かを判定する。
物理量判定基準ＡＲは、正常時の回転速度変動物理量の分布のピークに対応する回転速度変動物理量と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量との間で設定される。より詳細には、物理量判定基準ＡＲは、正常時の回転速度変動物理量の分布の裾に設定される。
これによって、第１判定部１３は、回転速度変動物理量の大きさを用いて失火を判定する。

第１判定部１３は、エンジン２０が低負荷・低回転速度領域ＬＬ（図６参照）を含む重複動作領域で動作している場合、回転速度変動物理量が物理量判定基準ＡＲ（図５参照）よりも大きいか否かを判定する。

第２判定部１４は、回転速度変動物理量とその回転速度変動物理量の前及び後で取得された回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に該当するか否かを判定する。
第２判定部１４は、変動物理量取得部１１で取得された回転速度変動物理量の一部の物理量に対し判定を行う。より詳細には、第２判定部１４は、第１判定部１３で物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定された回転速度変動物理量について判定を行う。つまり、第２判定部１４は、第１判定部１３で物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定された回転速度変動物理量と、その前及び後で取得された回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に該当するか否かを判定する。

図７は、回転速度変動物理量の変動パターンの一例を示すチャートである。
図７には、失火及び悪路走行に起因する変動がある場合の回転速度変動物理量ΔＯＭＧが示されている。
図７には、クランク角度における「１」の直前の位置に対応する角度で実際の失火が生じている場合の回転速度変動物理量が示されている。図７のＰは、第２判定部１４が用いる失火パターン範囲の例を示す。

失火パターン範囲Ｐは、エンジン２０で失火が生じた場合に現われる特有のパターンの範囲である。失火パターン範囲Ｐは、例えば、エンジン２０の設計及び評価段階における測定及び計算に基づいて得られる。
図７に示す失火パターン範囲Ｐは、３つの基準範囲Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを有している。
例えば、「１」の位置における回転速度変動物理量ΔＯＭＧが失火パターン範囲Ｐに含まれていることは、「１」の位置における回転速度変動物理量ΔＯＭＧ１が物理量判定基準ＡＲよりも大きく、回転速度変動物理量ΔＯＭＧ０の前（「２」）で取得された回転速度変動物理量ΔＯＭＧ２が基準範囲Ｐ１ｃの上限値以下であり、回転速度変動物理量ΔＯＭＧ０の後（「０」）で取得された回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（０）が基準範囲Ｐ１ａの上限値以下であることに対応する。なお、失火パターン範囲Ｐとしては、上限値に加え下限値を設定した基準範囲を有することも可能である。また、なお、失火パターン範囲Ｐとしては、２つの基準範囲を有することも可能である。

図７に示す回転速度変動物理量ΔＯＭＧ対し、第１判定部１３によって、「１」の位置に対応する回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（１）が、物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定される。この場合、第２判定部１４は、第１判定部１３で物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定された回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（１）と、その１つ前で取得された回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（２）と、１つ後で取得された回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（０）の間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲Ｐに該当するか否かを判定する。図７に示す回転速度変動物理量ΔＯＭＧに対し、第２判定部１４は、「１」の位置に対応する回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（１）が、失火パターン範囲Ｐに該当すると判定する。

このように第２判定部１４によって、第１判定部１３と異なる判定が実施される。
失火による回転速度変動物理量の変動は、例えば悪路走行による変動と異なり、失火に特有のパターンを有している。
図７に示す回転速度変動物理量ΔＯＭＧの場合、第１判定部１３によって、「－３」の位置に対応する回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（－３）は、物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定される。しかし、第２判定部１４は、例えば、「－３」の位置に対応する回転速度変動物理量ΔＯＭＧ（－３）は、失火パターン範囲Ｐに該当しないと判定する。
第２判定部１４は、失火パターン範囲Ｐを用いることによって、第１判定部１３と異なる基準で失火を判定することができる。第２判定部１４は、例えば第１判定部１３よりも高い精度で、失火を判定することができる。

図８は、悪路走行状態と失火時における回転速度変動物理量の分布の内訳を示す図である。図８のパート（ａ）は、悪路走行状態における回転速度変動物理量の分布Ｅ１を示す。図８のパート（ｂ）は、失火時における回転速度変動物理量の分布Ｅ２を示す。なお、図８のパート（ａ）には、参考のため平坦路走行状態における正常時の回転速度変動物理量の分布Ｅ０も示されている。

図８のパート（ａ）に示す回転速度変動物理量の分布Ｅ１のうち、物理量判定基準ＡＲよりも大きい回転速度変動物理量Ｎ１は、第１判定部１３で失火の可能性があると誤判定される。
回転速度変動物理量Ｎ１のうち、第２判定部１４でパターン範囲に含まれると判定される回転速度変動物理量Ｙ１の頻度は少ない。

図８のパート（ｂ）に示す回転速度変動物理量の分布Ｅ２のうち、物理量判定基準ＡＲよりも大きい回転速度変動物理量Ｎ２は、第１判定部１３において、失火の可能性があると判定される。
回転速度変動物理量Ｎ２のうち、第２判定部１４でパターン範囲に含まれると判定される回転速度変動物理量Ｙ２の頻度は多い。

このように、第１判定部１３において物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定される回転速度変動物理量の頻度に対し、第２判定部１４でパターン範囲に含まれると判定される回転速度変動物理量の頻度は、悪路走行状態の場合と失火の場合とで大きく異なる。

第３判定部１５は、前記第１判定部１３の判定結果と前記第２判定部１４の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。
第３判定部１５は、第１判定部１３で物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に対する、第２判定部１４で失火パターン範囲Ｐ（図７参照）に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づいて失火判定を有効とするか否かを判定する。
第３判定部１５は、低負荷・低回転速度領域ＬＬ（図６参照）においてエンジン２０が動作している場合に、第１判定部１３の判定結果と第２判定部１４の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。
エンジン２０では、低負荷・低回転速度領域ＬＬ（図６参照）での正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布において隣り合う裾に重なりが生じる。しかし、第３判定部１５は、低負荷・低回転速度領域ＬＬで、第２判定部１４の判定結果に基づいて判定を行うため、クランク軸回転速度変動物理量の分布において隣り合う裾に重なりが生じやすい領域でも高い精度で失火を検出することができる。

第３判定部１５は、具体的には、第２判定部１４で失火パターン範囲Ｐに含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度が頻度基準値以上の場合、失火判定を有効と判定する。第３判定部１５は、第１判定部１３で物理量判定基準ＡＲよりも大きいと判定され、且つ、第２判定部１４で失火パターン範囲Ｐ（図７参照）に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度を失火の回数として計数する。
第３判定部１５は、失火パターン範囲Ｐに含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度が頻度基準値未満の場合、悪路走行状態であると判定する。この場合第３判定部１５は、失火判定を無効と判定する。

本実施形態の失火検出装置１０によれば、動作条件又は悪路走行による変動であるか否かを判定するのではなく、失火による変動であるか否かを判定することで失火検出の精度を向上できる。

図９は、図１に示す失火検出装置の動作を示すフローチャートである。

第１判定部１３は、エンジン２０が重複動作領域で動作しているか否か判定する（Ｓ１１）。
例えば、エンジン２０が高負荷・高回転速度領域ＨＨで動作している場合、エンジン２０が重複動作領域で動作していない。この場合（Ｓ１１でＮｏ）、失火判定部１２は、簡略失火検出を行う（Ｓ１２）。簡略失火検出は、回転速度変動物理量の値のみで失火の検出を行う。

エンジン２０が重複動作領域で動作している場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、第１判定部１３は、判定期間を計数する（Ｓ１３）。第１判定部１３は、例えばクランク軸回転数を計数することによって判定期間を計数する。

続いて第１判定部１３は、回転速度変動物理量が物理量判定基準ＡＲよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１４）。回転速度変動物理量が物理量判定基準ＡＲよりも大きい場合、回転速度変動物理量は異常であり、失火の可能性がある。この場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、第１判定部１３は、異常変動カウンタを計数する（Ｓ１５）。

続いて第２判定部１４は、回転速度変動物理量とその回転速度変動物理量の前及び後で取得された回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に該当するか否かを判定する（Ｓ１６）。詳細には、第２判定部１４は、順次取得された複数の回転速度変動物理量が失火パターン範囲Ｐ（図７参照）に該当するか否かを判定する。

複数の回転速度変動物理量が失火パターン範囲に該当する場合、失火が発生したと判定する。この場合（Ｓ１６でＹｅｓ）、第２判定部１４は、失火カウンタを計数する（Ｓ１８）。
複数の回転速度変動物理量が失火パターン範囲に該当しない場合、回転速度変動物理量の異常は、悪路走行による可能性がある。この場合（Ｓ１６でＮｏ）、第２判定部１４は、失火カウンタの計数を省略する。

第３判定部１５は、判定期間が経過したか否か判定する（Ｓ１９）。
判定期間が経過した場合（Ｓ１９でＹｅｓ）、第３判定部１５は、異常変動カウンタの値に占める失火カウンタの値の割合が、基準値を越えているか否か判定する（Ｓ２２）。

異常変動カウンタの値に占める失火カウンタの値の割合が基準値を越えている場合（Ｓ２２でＹｅｓ）、第３判定部１５は、失火を確定する（Ｓ２３）。すなわち第３判定部１５は、失火判定を有効とする。この場合、報知信号送信部１６は、報知装置３０に報知信号を送信する。第３判定部１５は、報知信号送信部１６に失火の数として異常変動カウンタの値を送信させる。

異常変動カウンタの値に占める失火カウンタの値の割合が基準値以下の場合（Ｓ２２でＮｏ）、第３判定部１５は、悪路走行状態を確定する（Ｓ２４）。悪路走行状態が確定すると、失火判定部１２は、失火判定を中止する。この場合、第３判定部１５は、異常変動カウンタの計数を無効とする。第３判定部１５は、異常変動カウンタを初期化する。

このようにして第３判定部１５では、第１判定部１３の判定結果と第２判定部１４の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。このため、高い精度で複数の気筒を有する内燃機関の失火を検出することができる。

ＥＵ 鞍乗型車両エンジンユニット
１０ 失火検出装置
１２ 失火判定部
１３ 第１判定部（第１判定器）
１４ 第２判定部（第２判定器）
１５ 第３判定部（第３判定器）
２０ エンジン（内燃機関）
２１ クランク軸
２７ クランク角信号出力器（角信号出力器）
５０ 鞍乗型車両
５２ｂ 車輪（駆動輪）
Ｘｎ 正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピーク
Ｘｓ 失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピーク
Ｐ 失火パターン範囲

Claims (6)

1. 複数の気筒と、クランク軸と、前記クランク軸の回転に応じてクランク角信号を周期的に出力するクランク角信号出力器とを有する内燃機関と、
   前記クランク角信号出力器の信号に基づいて、前記クランク軸の回転速度の変動量に関する物理量をクランク軸回転速度変動物理量として取得するクランク軸回転速度変動物理量取得器と、前記クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量に基づいて前記内燃機関の失火状態を判定する失火判定器とを有する失火検出装置と
   を備え、鞍乗型車両に設けられる鞍乗型車両エンジンユニットであって、
   前記内燃機関は、前記内燃機関の動作中におけるクランク軸回転速度及び負荷が重複動作領域を含む領域に位置するように構成され、前記重複動作領域は、正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布の一部が互いに重なる領域であり、
   前記失火判定器は、
   前記内燃機関の動作中におけるクランク軸回転速度及び負荷が少なくとも前記重複動作領域に位置している場合に、前記クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量が、前記正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量と前記失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布のピークに対応するクランク軸回転速度変動物理量との間で設定された物理量判定基準よりも大きいか否かを判定する第１判定器と、
   前記クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得されたクランク軸回転速度変動物理量の少なくとも一部の物理量に対し、前記少なくとも一部の物理量と前記少なくとも一部の物理量の少なくとも前又は後で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に該当するか否かを判定する第２判定器と、
   前記第１判定器の判定結果及び前記第２判定器の判定結果に基づき失火判定を有効とするか否かを判定する第３判定器とを備える。
2. 請求項１記載の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
   前記第２判定器は、前記第１判定器で前記物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量を前記少なくとも一部の物理量とし、前記少なくとも一部の物理量と前記少なくとも一部の物理量の少なくとも前又は後で取得された前記クランク軸回転速度変動物理量との間の変動のパターンが、設定された失火パターン範囲に含まれるか否かを判定する。
3. 請求項２記載の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
   前記第３判定器は、前記第１判定器で前記物理量判定基準よりも大きいと判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に対する、前記第２判定器で前記失火パターン範囲に含まれると判定されたクランク軸回転速度変動物理量の頻度に基づいて失火判定を有効とするか否かを判定する。
4. 請求項１記載の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
   前記第３判定器は、前記重複動作領域として、前記内燃機関で出力可能なクランク軸回転速度の範囲を等分した３つの領域のうち最も小さいクランク軸回転速度を含む低回転速度領域で、且つ、前記内燃機関で出力可能な負荷の範囲を等分した３つの領域のうち最も小さい負荷を含む低負荷・低回転速度領域において前記内燃機関が動作している場合に、前記第１判定器の判定結果と前記第２判定器の判定結果に基づき、失火判定を有効とするか否かを判定する。
5. 請求項１記載の鞍乗型車両エンジンユニットであって、
   前記内燃機関は、正常時と失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布が間隔を開けて分離するような分離動作領域を含む領域で動作するように構成され、
   前記物理量判定基準は、前記間隔の範囲内に設定される。
6. 請求項１記載の鞍乗型車両エンジンユニットと、
   鞍乗型車両エンジンユニットで駆動される駆動輪と、
   を備えた鞍乗型車両。

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