(57)【要約】【課題】直列３気筒の内燃機関において、気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断することができるようにすること。【解決手段】診断装置である制御装置５０は、内燃機関１０が定常運転しているときに、気筒１１で圧縮抜けが発生したか否かを診断する診断処理を実行する診断部５２と、内燃機関１０のクランク軸１５の角加速度を導出する角加速度導出部５１とを備える。診断部５２は、診断処理において、各気筒１１のうちの何れかの気筒１１の膨張行程時における所定期間あたりの角加速度の変化量が判定変化量以下であるときに、当該気筒１１で圧縮抜けが発生したと診断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列３気筒の内燃機関に適用され、
前記内燃機関が定常運転しているときに、気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断する診断処理を実行する診断部と、
前記内燃機関のクランク軸の角加速度を導出する角加速度導出部と、を備え、
前記診断部は、前記診断処理において、前記各気筒のうちの何れかの前記気筒の膨張行程時における所定期間あたりの前記角加速度の変化量が判定変化量以下であるときに、当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断する
内燃機関の診断装置。
【請求項２】
前記診断部は、前記診断処理において、前記各気筒の膨張行程時における前記所定期間あたりの前記角加速度の変化量が前記判定変化量以下であるか否かの判定を繰り返し、前記変化量が前記判定変化量以下であることが連続する気筒があるときに当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断する
請求項１に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記診断処理において、前記各気筒のうち、一の気筒の膨張行程時における前記所定期間あたりの前記角加速度の変化量が前記判定変化量以下であり、且つ、前記一の気筒の膨張行程の開始時における前記角加速度と、他の気筒の膨張行程の開始時における前記角加速度との差分が判定差分以上であることを条件に、前記一の気筒で圧縮抜けが発生したと診断する
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の診断装置。
【請求項４】
前記診断部は、前記診断処理において、前記各気筒のうちの何れかの前記気筒の膨張行程時における前記所定期間あたりの前記角加速度の変化量が前記判定変化量以下であり、且つ、当該診断処理中に導出された複数の前記角加速度が何れも所定角加速度範囲に収まることを条件に、当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断する
請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の内燃機関の診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列３気筒の内燃機関に適用される内燃機関の診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直列４気筒の内燃機関や６気筒の内燃機関に適用することのできる診断装置の一例が記載されている。この診断装置では、内燃機関が定常運転しているときに、気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断する診断処理が実行される。診断処理では、ある気筒の膨張行程時に、内燃機関のクランク軸の角加速度が負であり、且つ圧縮上死点から判定期間が経過するまでの間で角加速度が小さくなり続けるときに、当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０５６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、直列３気筒の内燃機関において気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断することのできる技術についての開示はなされていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための内燃機関の診断装置は、直列３気筒の内燃機関に適用される。この診断装置は、内燃機関が定常運転しているときに、気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断する診断処理を実行する診断部と、内燃機関のクランク軸の角加速度を導出する角加速度導出部と、を備えている。そして、診断部は、診断処理において、各気筒のうちの何れかの気筒の膨張行程時における所定期間あたりの角加速度の変化量が判定変化量以下であるときに、当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断する。
【０００６】
直列４気筒の内燃機関や６気筒の内燃機関では、内燃機関が定常運転している場合、圧縮抜けが発生する気筒の膨張行程時には、クランク軸の角速度の単位時間当たりの減少量が大きく変化する、すなわちクランク軸の角加速度が大きく変化する。一方、直列３気筒の内燃機関では、内燃機関が定常運転している場合、圧縮抜けが発生する気筒の膨張行程時には角加速度があまり変化しない。すなわち、内燃機関が定常運転している場合、圧縮抜けが発生した気筒の膨張行程時における角加速度の変化態様が、直列３気筒の内燃機関と、直列４気筒の内燃機関及び６気筒の内燃機関とで相違する。そのため、直列４気筒の内燃機関や６気筒の内燃機関に適用される診断処理と同様の処理を直列３気筒の内燃機関に適用した場合、気筒で圧縮抜けが実際に発生したとしても圧縮抜けが発生したと診断できない。
【０００７】
なお、直列３気筒の内燃機関では、内燃機関が定常運転している場合、何れの気筒でも圧縮抜けが発生していないときには、膨張行程時に角加速度が大きく変化し、角加速度が周期的に変動する。
【０００８】
直列３気筒の内燃機関において、各気筒のうちの何れかの気筒の膨張行程時における所定期間当たりの角加速度の変化量が判定変化量以下であるときには、当該気筒の膨張行程中に角加速度があまり変化していないと判断できる。したがって、上記構成によれば、直列３気筒の内燃機関において、気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断することができるようになる。
【０００９】
内燃機関の診断装置の一態様において、診断部は、診断処理において、各気筒の膨張行程時における所定期間あたりの角加速度の変化量が判定変化量以下であるか否かの判定を繰り返し、上記変化量が判定変化量以下であることが連続する気筒があるときに当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断する。
【００１０】
圧縮抜けが発生しない気筒の膨張行程において、所定期間あたりの角加速度の変化量が判定変化量未満になる可能性はあるものの、当該膨張行程中に上記判定を繰り返し行った場合に、上記変化量が判定変化量以下であることが連続することはほとんどない。この点、上記構成によれば、１回の膨張行程の間に、上記判定を繰り返し行い、上記変化量が判定変化量以下であると判定されることが連続する気筒がある場合、当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断される。そのため、圧縮抜けが発生したか否かの診断精度を高くすることができる。
【００１１】
また、内燃機関が定常運転している場合、圧縮抜けが発生しない気筒の圧縮行程時では、圧縮上死点へのピストンの移動によって気筒内の気体が圧縮されるため、ピストンが圧縮上死点に近づくにつれてピストンの移動速度の減少量が多くなる。すなわち、角加速度が小さくなる。一方、圧縮抜けが発生する気筒の圧縮行程時では、圧縮上死点へのピストンの移動によって気筒の燃焼室から気体が燃焼室外に流出するため、ピストンが圧縮上死点に近づいてもピストンの移動速度の減少量は多くならない。すなわち、角加速度が小さくなりにくい。つまり、圧縮抜けが発生した気筒の膨張行程の開始時の角加速度と、圧縮抜けが発生しない気筒の膨張行程の開始時の角加速度との間には乖離が生じる。
【００１２】
そこで、診断部は、診断処理では、各気筒のうち、一の気筒の膨張行程時における所定期間あたりの角加速度の変化量が判定変化量未満であり、且つ、一の気筒の膨張行程の開始時における角加速度と、他の気筒の膨張行程の開始時における角加速度との差分が判定差分以上であることを条件に、一の気筒で圧縮抜けが発生したと診断することが好ましい。上記差分が判定差分以上であるときには、一の気筒の膨張行程の開始時の角加速度と、他の気筒の膨張行程の開始時の角加速度との間に乖離が生じていると判断できる。そのため、上記構成のように、気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断するための判断材料として、上記差分が判定差分以上であるか否かの判定を加えることにより、気筒で圧縮抜けが発生したか否かの診断精度を高くすることができる。
【００１３】
なお、内燃機関が定常運転している場合、圧縮抜けが発生する気筒の膨張行程時にあっては当該気筒内で混合気が燃焼されない。また、膨張行程の前行程である圧縮行程では、気筒内の混合気がほとんど圧縮されていない。そのため、膨張行程時には、クランク軸を回転させる推進力が得られず、機関回転速度はあまり変化しない。すなわち、当該膨張行程時における角加速度は、「０」に近い値で推移することとなる。そこで、診断部は、診断処理において、各気筒のうちの何れかの気筒の膨張行程時における所定期間あたりの角加速度の変化量が判定変化量未満であり、且つ、当該診断処理中に導出された複数の角加速度が何れも所定角加速度範囲に収まることを条件に、当該気筒で圧縮抜けが発生したと診断することが好ましい。
【００１４】
１回の膨張行程で診断処理が実行される場合、当該診断処理中に取得された複数の角加速度が何れも所定角度範囲に収まる場合、当該膨張行程時では角加速度が「０」に近い値で推移していると判断できる。そのため、上記構成のように、気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断するための判断材料として、診断処理中に取得された複数の角加速度が何れも所定角度範囲に収まるか否かの判定を加えることにより、気筒で圧縮抜けが発生したか否かの診断精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】内燃機関の診断装置の一実施形態である制御装置の機能構成と、同制御装置によって制御される内燃機関の概略を示す構成図。
【図２】同内燃機関の概略を示す構成図。
【図３】直列３気筒の内燃機関におけるクランク角と角加速度との関係を示すグラフ。
【図４】直列３気筒の内燃機関における３つのピストンの移動距離の合計である総移動距離の推移を示す表。
【図５】直列４気筒の内燃機関におけるクランク角と角加速度との関係を示すグラフ。
【図６】６気筒の内燃機関におけるクランク角と角加速度との関係を示すグラフ。
【図７】気筒で圧縮抜けが発生したか否かを診断する際に実行される処理ルーチンを説明するフローチャートの前半部分。
【図８】同処理ルーチンを説明するフローチャートの後半部分。
【図９】直列３気筒の内燃機関において、クランク角と角加速度との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、内燃機関の診断装置の一実施形態を図１〜図９に従って説明する。
図１には、直列３気筒の内燃機関１０と、内燃機関１０を制御する制御装置５０とが図示されている。この制御装置５０が、「診断装置」としても機能する。内燃機関１０は、気筒１１として、第１気筒＃１、第２気筒＃２及び第３気筒＃３を備えている。図２に示すように、各気筒１１内には、往復動するピストン１２が設けられている。各気筒１１内におけるピストン１２よりも上方の空間が燃焼室１３となっている。各ピストン１２は、コネクティングロッド１４を介してクランク軸１５に連結されている。なお、第１気筒＃１でピストン１２が上死点に位置するときのクランク角θと、第２気筒＃２でピストン１２が上死点に位置するときのクランク角θと、第３気筒＃３でピストン１２が上死点に位置するときのクランク角θとは、互いに「１２０ＣＡ」離れている。すなわち、内燃機関１０では、クランク軸１５が１回転する間に、「１２０ＣＡ」間隔で各気筒１１が１回ずつ上死点に到るようになっている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、内燃機関１０の吸気通路１６には、吸気通路１６を流れる吸入空気の量を調整するスロットルバルブ１７が設けられている。吸気バルブ１８が開弁している場合、吸気通路１６を介して吸入空気が各気筒１１内に導入される。
【００１８】
内燃機関１０は、燃料を噴射する燃料噴射弁１９と、吸入空気と燃料とを含む混合気を火花放電によって点火する点火装置２０とを備えている。内燃機関１０には、気筒数と同数の燃料噴射弁１９及び点火装置２０が設けられている。本実施形態では、燃料噴射弁１９として、燃焼室１３に直接燃料を噴射する筒内噴射弁が設けられている。そして、混合気の燃焼によって燃焼室１３で生じた排気は、排気バルブ２１が開弁しているときに排気通路２２に排出される。
【００１９】
図１に示すように、制御装置５０には、各種のセンサからの検出信号が入力される。センサとしては、アクセル開度センサ１０１及びクランク角センサ１０２などを挙げることができる。アクセル開度センサ１０１は、車両の運転者によるアクセルペダルの操作量としてアクセル開度ＡＣを検出し、検出したアクセル開度ＡＣに応じた信号を検出信号として出力する。クランク角センサ１０２は、クランク軸１５の回転速度に応じた信号を検出信号として出力する。そして、制御装置５０は、各種のセンサ１０１，１０２からの検出信号を基に、スロットルバルブ１７、各燃料噴射弁１９及び各点火装置２０を制御する。
【００２０】
制御装置５０は、気筒１１で圧縮抜けが発生したか否かを診断するための機能部として、角加速度導出部５１及び診断部５２を有している。
角加速度導出部５１は、クランク角センサ１０２から入力される検出信号を基に、クランク軸１５の角加速度αを導出する。すなわち、角加速度導出部５１は、当該検出信号に基づいて検出されるクランク軸１５の回転角であるクランク角θを時間微分した値をクランク軸１５の角速度ωとして導出する。また、角加速度導出部５１は、導出した角速度ωを時間微分した値を角加速度αとして導出する。角加速度αは、角速度ωが増大しているときには正となり、角速度ωが減少しているときには負となる。
【００２１】
診断部５２は、所定の診断条件が成立しているときに、角加速度導出部５１によって導出された角加速度αを基に、気筒１１で圧縮抜けが発生したか否かを診断する診断処理を実行する。本実施形態では、診断部５２は、内燃機関１０が定常運転していること、アクセル開度ＡＣが「０」であること、及び、車速ＶＳが「０」であることの何れもが成立しているときに、診断条件が成立していると判定して診断処理を実行する。診断処理は、診断対象の気筒１１の膨張行程の開始から所定の診断期間が経過するまでの角加速度αを基に当該気筒１１で圧縮抜けが発生したか否かを診断する処理である。診断処理の内容については後述する。
【００２２】
図３を参照し、直列３気筒の内燃機関１０において、３つの気筒１１のうち、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生した際における角加速度αの推移について説明する。図３において、実線は、上記の診断条件が成立している場合において第２気筒＃２で圧縮抜けが発生していないときの角加速度αの推移を示している。破線は、診断条件が成立している場合において第２気筒＃２で圧縮抜けが発生したときの角加速度αの推移を示している。
【００２３】
図３に実線で示すように気筒１１で圧縮抜けが発生していない場合、一定周期で角加速度αが変動している。具体的には、気筒１１の膨張行程時では、ピストン１２が圧縮上死点に位置する場合、角速度ωが減少するため、角加速度αは負となる。以降の記載においてピストン１２が圧縮上死点に位置するときにおけるクランク角θを「開始時クランク角θＴＤＣ」という。そして、開始時クランク角θＴＤＣからクランク軸１５が回転するときには、その途中で燃焼室１３内での混合気の燃焼によってクランク軸１５を回転させるための推進力が得られるため、角加速度αが大きくなる。すなわち、ピストン１２が下死点に向かう途中で角速度ωが減少から増大に転じるため、角加速度αが正となる。
【００２４】
一方、図３に破線で示すように第２気筒＃２で圧縮抜けが発生した場合、第２気筒＃２の圧縮行程では、燃焼室１３で混合気があまり圧縮されない。例えば吸気バルブ１８の閉弁不良が発生している場合、圧縮上死点に向けて移動するピストン１２によって燃焼室１３内の混合気が吸気通路１６に押し出されてしまう。そのため、圧縮行程時にピストン１２が圧縮上死点に近づいても角速度ωがあまり減少されない。その結果、気筒１１の膨張行程の開始時では、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生しない場合と比較して角加速度αが大きくなる。すなわち、膨張行程の開始時の角加速度αは、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生しない場合よりも「０」寄りになる。また、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生した場合、膨張行程時に燃焼室１３内で混合気が燃焼されない。そのため、膨張行程時にあっては、クランク軸１５の角速度ωはあまり変化しない。すなわち、圧縮抜けが発生しておらず膨張行程時に混合気が燃焼される場合のように角加速度αが大きくなることはない。
【００２５】
なお、図３では第２気筒＃２のみで圧縮抜けが発生した場合の角加速度αの推移が示されている。第１気筒＃１のみで圧縮抜けが発生した場合の角加速度αの推移、及び、第３気筒＃３のみで圧縮抜けが発生した場合の角加速度αの推移は、第２気筒＃２のみで圧縮抜けが発生した場合の角加速度αの推移と同様である。
【００２６】
図４を参照し、直列３気筒の内燃機関１０では圧縮抜けが発生した気筒１１の膨張行程時に角加速度αがあまり変化しない理由について説明する。なお、図４では、各気筒１１のうちの第１気筒＃１でピストン１２が圧縮上死点に位置するときのクランク角θを「０（ＣＡ）」であるものとして説明する。また、気筒１１内でピストン１２が往復動する方向を移動方向とした場合、当該移動方向におけるピストン１２の移動量のことを、図４では「ピストン移動距離」とする。
【００２７】
クランク軸１５の回転によってクランク角θが「０（ＣＡ）」から「３０（ＣＡ）」に変化した場合、第１気筒＃１でのピストン移動距離は第１距離Ａ１となり、第２気筒＃２でのピストン移動距離は第２距離Ａ２となり、第３気筒＃３でのピストン移動距離は第３距離Ａ３となる。第１距離Ａ１、第２距離Ａ２及び第３距離Ａ３は互いに異なる距離である。この場合の３つのピストン１２の移動距離の合計である総移動距離ＡＴ１は、第１距離Ａ１と第２距離Ａ２と第３距離Ａ３との和と等しい。
【００２８】
クランク軸１５の回転によってクランク角θが「３０（ＣＡ）」から「６０（ＣＡ）」に変化した場合、第１気筒＃１でのピストン移動距離は第２距離Ａ２となり、第２気筒＃２でのピストン移動距離は第１距離Ａ１となり、第３気筒＃３でのピストン移動距離は第３距離Ａ３となる。そして、この場合の総移動距離ＡＴ２は、第１距離Ａ１と第２距離Ａ２と第３距離Ａ３との和と等しい。すなわち、総移動距離ＡＴ２は総移動距離ＡＴ１と等しい。
【００２９】
クランク軸１５の回転によってクランク角θが「６０（ＣＡ）」から「９０（ＣＡ）」に変化した場合、第１気筒＃１でのピストン移動距離は第３距離Ａ３となり、第２気筒＃２でのピストン移動距離は第１距離Ａ１となり、第３気筒＃３でのピストン移動距離は第２距離Ａ２となる。そして、この場合の総移動距離ＡＴ３は、第１距離Ａ１と第２距離Ａ２と第３距離Ａ３との和と等しい。すなわち、総移動距離ＡＴ３は、総移動距離ＡＴ１，ＡＴ２と等しい。
【００３０】
クランク軸１５の回転によってクランク角θが「９０（ＣＡ）」から「１２０（ＣＡ）」に変化した場合、第１気筒＃１でのピストン移動距離は第３距離Ａ３となり、第２気筒＃２でのピストン移動距離は第２距離Ａ２となり、第３気筒＃３でのピストン移動距離は第１距離Ａ１となる。そして、この場合の総移動距離ＡＴ４は、第１距離Ａ１と第２距離Ａ２と第３距離Ａ３との和と等しい。すなわち、総移動距離ＡＴ４は、総移動距離ＡＴ１〜ＡＴ３と等しい。
【００３１】
ここで、気筒１１内でピストン１２が往復動する場合、内燃機関１０ではクランク軸１５の回転を妨げる力として摩擦力がクランク軸１５やピストン１２に作用する。そのため、上記の総移動距離が長いほど、クランク軸１５の回転が減速しやすい。すなわち、クランク軸１５を「３０（ＣＡ）」だけ回転させる場合、上記の総移動距離が長いほど角加速度αが小さくなりやすい。
【００３２】
直列３気筒の内燃機関１０では、図４を用いて説明したとおり、クランク角θを「３０（ＣＡ）」毎に変化させた場合の総移動距離は変化しない。そのため、１つの気筒１１で圧縮抜けが発生した場合、圧縮抜けが発生した気筒１１の膨張行程時では、燃焼による推進力が得られないため、角速度ωは次第に小さくなる。しかし、直列３気筒の内燃機関１０では、図４を用いて説明したとおり、クランク角θを「３０（ＣＡ）」毎に変化させた場合の総移動距離は変化しないため、その間の角速度ωの減少量はあまり変化しない。すなわち、直列３気筒の内燃機関１０の場合、圧縮抜けが発生した気筒１１の膨張行程時では、角加速度αがあまり変化しない。
【００３３】
図５を参照し、直列４気筒の内燃機関において、４つの気筒のうちの１つの気筒、例えば第２気筒で圧縮抜けが発生した際における角加速度αの推移について説明する。図５において、実線は、上記の診断条件が成立している場合において第２気筒で圧縮抜けが発生していないときの角加速度αの推移を示している。破線は、診断条件が成立している場合において第２気筒で圧縮抜けが発生したときの角加速度αの推移を示している。
【００３４】
図５に実線で示すように第２気筒で圧縮抜けが発生していない場合では、一定周期で角加速度αが変動する。一方、図５に破線で示すように第２気筒で圧縮抜けが発生した場合、膨張行程中では、角加速度αは負であるとともに、当該膨張行程の開始から角加速度αの絶対値が次第に大きくなる。これは、直列４気筒の内燃機関では、直列３気筒の内燃機関１０とは異なり、膨張行程時においてクランク角θを「３０（ＣＡ）」毎に変化させた場合の総移動距離が、クランク角θが変化するにつれて変化するためである。具体的には、膨張行程の前半では、クランク角θを「３０（ＣＡ）」毎に変化させた場合の総移動距離が、クランク角θが変化するにつれて長くなる。一方、膨張行程の後半では、クランク角θを「３０（ＣＡ）」毎に変化させた場合の総移動距離が、クランク角θが変化するにつれて短くなる。
【００３５】
図６を参照し、６気筒の内燃機関において、６つの気筒のうちの１つの気筒、例えば第２気筒で圧縮抜けが発生した際における角加速度αの推移について説明する。図６において、実線は、上記の診断条件が成立している場合において第２気筒で圧縮抜けが発生していないときの角加速度αの推移を示している。破線は、診断条件が成立している場合において第２気筒で圧縮抜けが発生したときの角加速度αの推移を示している。
【００３６】
図６に実線で示すように第２気筒で圧縮抜けが発生していない場合では、一定周期で角加速度αが変動する。一方、図６に破線で示すように第２気筒で圧縮抜けが発生した場合、膨張行程中では、角加速度αは負であるとともに、当該膨張行程の開始から角加速度αの絶対値が次第に大きくなる。６気筒の内燃機関では、直列３気筒の内燃機関１０と同様に、クランク角θを「３０（ＣＡ）」毎に変化させた場合の総移動距離は変化しない。しかし、各気筒のうち、一の気筒の膨張行程中に他の気筒の圧縮行程が開始される。そのため、圧縮抜けが発生した気筒の膨張行程中では、他の気筒で圧縮行程が行われる影響によって角加速度αが小さくなる。
【００３７】
次に、図７及び８を参照し、診断部５２に診断処理を実行させる際の処理ルーチンについて説明する。本処理ルーチンは、上記の診断条件が成立しているときに実行される。
本処理ルーチンにおいて、ステップＳ１１では、クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣになったか否かの判定が行われる。クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣになると、各気筒１１のうち、診断対象となる気筒１１で膨張行程が開始されたと判断することができる。クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣになっていない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣになるまでステップＳ１１の判定が繰り返される。一方、クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣになった場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１２に移行される。
【００３８】
ステップＳ１２において、診断対象となる気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度α（θＴＤＣ）と、他の気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度αｂとの差分が判定差分ΔαＴＤＣＴｈ以上であるか否かの判定が行われる。診断対象となる気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度α（θＴＤＣ）として、ステップＳ１１の判定が「ＹＥＳ」となった時点の角加速度αが取得される。本実施形態では、診断対象の気筒１１の膨張行程の開始以前に実行された他の気筒の膨張行程のうち、直近の膨張行程の開始時に角加速度導出部５１に導出された角加速度αが、他の気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度αｂとして採用される。診断対象となる気筒１１で圧縮抜けが発生する一方で、他の気筒１１では圧縮抜けが発生しない場合、診断対象となる気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度αと、他の気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度αとの間に乖離が生じる。そこで、このような乖離が生じているか否かの判断基準として判定差分ΔαＴＤＣＴｈが設定されている。そのため、角加速度α（θＴＤＣ）と角加速度αｂとの差分が判定差分ΔαＴＤＣＴｈ未満である場合、乖離が生じていない。一方、差分が判定差分ΔαＴＤＣＴｈ以上である場合、乖離が生じている。
【００３９】
角加速度α（θＴＤＣ）と角加速度αｂとの差分が判定差分ΔαＴＤＣＴｈ以上である場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１３に移行される。ステップＳ１３において、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが「１」だけインクリメントされる。圧縮抜け診断カウンタＣＮＴは、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生した可能性があると判定されたときに更新されるカウンタである。圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されると、処理が次のステップＳ１４に移行される。一方、ステップＳ１２において、上記差分が判定差分ΔαＴＤＣＴｈ未満である場合（ＮＯ）、処理が次のステップＳ１４に移行される。すなわち、差分が判定差分ΔαＴＤＣＴｈ未満である場合、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生した可能性があるとの判定がなされないため、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されない。
【００４０】
ステップＳ１４において、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１になったか否かの判定が行われる。第１クランク角θＡＴＤＣ１は、膨張行程中のクランク角θであって、開始時クランク角θＴＤＣと所定クランク角Δθとの和である。所定クランク角θとして「９０（ＣＡ）」よりも小さい角度が設定される。詳しくは、所定クランク角θとして「４５（ＣＡ）」よりも小さい角度が設定される。本実施形態では、所定クランク角θとして「３０（ＣＡ）」以下の角度が設定されている。本実施形態では、クランク角θが所定クランク角θだけ変位するのに要する期間が「所定期間」に相当し、当該期間の長さは膨張行程の期間の長さの半分未満である。そして、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１になっていない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、所定期間が経過していないため、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１になるまでステップＳ１４の判定が繰り返される。
【００４１】
一方、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１になった場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、所定期間が経過したため、処理が次のステップＳ１５に移行される。ステップＳ１５において、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ１）が所定角加速度範囲に収まっているか否かの判定が行われる。所定角加速度範囲の上限として上限角加速度αＵＬが設定されており、所定角加速度範囲の下限として下限角加速度αＬＬが設定されている。診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生した場合、診断対象の気筒１１の膨張行程時に混合気が燃焼されない。診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生せず、当該気筒１１の膨張行程時に混合気が燃焼する場合、混合気の燃焼によってクランク軸１５を回転させる推進力が発生するため、クランク軸１５の角速度ωが大きく変化する。これに対して、膨張行程時に混合気が燃焼されないと、クランク軸１５を回転させる推進力が得られず、クランク軸１５の角速度ωはあまり変化しない。すなわち、圧縮抜けが発生したために膨張行程時に燃焼が行われない場合、膨張行程時に燃焼が行われる場合と比較し、角加速度αが「０」に近い値で推移することとなる。本実施形態では、角加速度αが「０」に近い値で推移しているか否かの判断基準として、上限角加速度αＵＬ及び下限角加速度αＬＬがそれぞれ設定されている。
【００４２】
ステップＳ１５において、角加速度α（θＡＴＤＣ１）が所定角加速度範囲に収まっている場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１６に移行される。ステップＳ１６において、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ１）と、クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣであるときの角加速度α（θＴＤＣ）との差分が、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαとして算出される。次のステップＳ１７において、ステップＳ１６で算出された変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下であるか否かの判定が行われる。診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生した場合、当該気筒１１の膨張行程時では角加速度αがあまり変化しない。そこで、所定期間あたりの角加速度αの変化量が少ないか否かの判断基準として判定変化量ΔαＴｈが設定されている。すなわち、変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下である場合とは、角加速度αがあまり変化していない場合ということができる。
【００４３】
ステップＳ１７において、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下である場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ１８に移行される。ステップＳ１８において、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが「１」だけインクリメントされる。すなわち、ステップＳ１５の判定、及びステップＳ１７の判定の何れもが「ＹＥＳ」である場合、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生した可能性があるとの判定がなされるため、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新される。圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されると、処理がステップＳ１９に移行される。
【００４４】
その一方で、ステップＳ１５において、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ１）が所定角加速度範囲に収まっていない場合（ＮＯ）、処理がステップＳ１９に移行される。すなわち、角加速度α（θＡＴＤＣ１）が所定角加速度範囲に収まっていない場合、角加速度α（θＡＴＤＣ１）が「０」から乖離していると判断できるため、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されない。また、ステップＳ１７において、ステップＳ１６で算出された変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈよりも多い場合（ＮＯ）、処理がステップＳ１９に移行される。すなわち、変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈよりも多い場合、膨張行程中に角加速度αが大きく変化していると判断できるため、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されない。
【００４５】
ステップＳ１９において、クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２になったか否かの判定が行われる。第２クランク角θＡＴＤＣ２は、膨張行程中のクランク角θであって、第１クランク角θＡＴＤＣ１と所定クランク角Δθとの和である。クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２になっていない場合（Ｓ１９：ＮＯ）、所定期間が経過していないため、クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２になるまでステップＳ１９の判定が繰り返される。
【００４６】
一方、ステップＳ１９において、クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２になった場合（ＹＥＳ）、所定期間が経過したため、処理が次のステップＳ２０に移行される。ステップＳ２０において、クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ２）が所定角加速度範囲に収まっているか否かの判定が行われる。ステップＳ２０において、角加速度α（θＡＴＤＣ２）が所定角加速度範囲に収まっている場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２１に移行される。ステップＳ２１において、クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ２）と、クランク角θが第１クランク角θＡＴＤＣ１であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ１）との差分が、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαとして算出される。次のステップＳ２２において、ステップＳ２１で算出された変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下であるか否かの判定が行われる。
【００４７】
ステップＳ２２において、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下である場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２３に移行される。ステップＳ２３において、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが「１」だけインクリメントされる。すなわち、ステップＳ２０の判定、及びステップＳ２２の判定の何れもが「ＹＥＳ」である場合、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生した可能性があるとの判定がなされるため、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新される。圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されると、処理がステップＳ２４に移行される。
【００４８】
その一方で、ステップＳ２０において、クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ２）が所定角加速度範囲に収まっていない場合（ＮＯ）、処理がステップＳ２４に移行される。すなわち、角加速度α（θＡＴＤＣ２）が所定角加速度範囲に収まっていない場合、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されない。また、ステップＳ２２において、ステップＳ２１で算出された変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈよりも多い場合（ＮＯ）、処理がステップＳ２４に移行される。すなわち、変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈよりも多い場合、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されない。
【００４９】
ステップＳ２４において、クランク角θが第３クランク角θＡＴＤＣ３になったか否かの判定が行われる。第３クランク角θＡＴＤＣ３は、膨張行程中のクランク角θであって、第２クランク角θＡＴＤＣ２と所定クランク角Δθとの和である。クランク角θが第３クランク角θＡＴＤＣ３になっていない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、所定期間が経過していないため、クランク角θが第３クランク角θＡＴＤＣ３になるまでステップＳ２４の判定が繰り返される。
【００５０】
一方、ステップＳ２４において、クランク角θが第３クランク角θＡＴＤＣ３になった場合（ＹＥＳ）、所定期間が経過したため、処理が次のステップＳ２５に移行される。ステップＳ２５において、クランク角θが第３クランク角θＡＴＤＣ３であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ３）が所定角加速度範囲に収まっているか否かの判定が行われる。ステップＳ２５において、角加速度α（θＡＴＤＣ３）が所定角加速度範囲に収まっている場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２６に移行される。ステップＳ２６において、クランク角θが第３クランク角θＡＴＤＣ３であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ３）と、クランク角θが第２クランク角θＡＴＤＣ２であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ２）との差分が、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαとして算出される。次のステップＳ２７において、ステップＳ２６で算出された変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下であるか否かの判定が行われる。
【００５１】
ステップＳ２７において、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下である場合（ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ２８に移行される。ステップＳ２８において、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが「１」だけインクリメントされる。すなわち、ステップＳ２５の判定、及びステップＳ２７の判定の何れもが「ＹＥＳ」である場合、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生した可能性があるとの判定がなされるため、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新される。圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されると、処理がステップＳ２９に移行される。
【００５２】
その一方で、ステップＳ２５において、クランク角θが第３クランク角θＡＴＤＣ３であるときの角加速度α（θＡＴＤＣ３）が所定角加速度範囲に収まっていない場合（ＮＯ）、処理がステップＳ２９に移行される。すなわち、角加速度α（θＡＴＤＣ３）が所定角加速度範囲に収まっていない場合、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されない。また、ステップＳ２７において、ステップＳ２６で算出された変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈよりも多い場合（ＮＯ）、処理がステップＳ２９に移行される。すなわち、変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈよりも多い場合、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが更新されない。
【００５３】
ステップＳ２９において、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが判定値ＣＮＴＴｈ以上であるか否かの判定が行われる。本実施形態では、判定値ＣＮＴＴｈとして「４」が設定されている。すなわち、ステップＳ１３，Ｓ１８，Ｓ２３，Ｓ２８の各処理が何れも実行された場合にのみ、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが判定値ＣＮＴＴｈ以上になる。そして、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが判定値ＣＮＴＴｈ以上である場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、処理が次のステップＳ３０に移行される。ステップＳ３０において、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生したとの診断がなされる。すなわち、本実施形態では、クランク軸１５の回転によってクランク角θが開始時クランク角θＴＤＣから第３クランク角θＡＴＤＣ３まで変化するのに要する期間が、「診断期間」に相当する。また、本実施形態では、診断期間中では、所定期間毎に角加速度αが取得される。このように診断がなされると、処理がステップＳ３１に移行される。
【００５４】
一方、ステップＳ２９において、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが判定値ＣＮＴＴｈ未満である場合（ＮＯ）、処理が次のステップＳ３１に移行される。すなわち、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが判定値ＣＮＴＴｈ未満である場合、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生したとの診断がなされない。
【００５５】
ステップＳ３１において、圧縮抜け診断カウンタＣＮＴが「０」にリセットされる。すなわち、診断対象の気筒１１に対する診断処理が終了される。その後、本処理ルーチンが終了される。
【００５６】
そして、上記処理ルーチンの実行を通じ、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生したとの診断がなされると、圧縮抜けが発生した旨が制御装置５０のメモリに記憶される。この際、圧縮抜けした気筒１１の番号もまたメモリに記憶されるようにしてもよい。また、診断対象の気筒１１で圧縮抜けが発生したとの診断がなされると、圧縮抜けが発生した旨が車両の乗員に報知される。
【００５７】
図９を参照し、本実施形態の作用及び効果について説明する。図９において、実線は、圧縮抜けや失火などが何れの気筒１１でも発生しておらず、内燃機関１０が正常に運転されている場合の角加速度αの推移を示している。また、破線は、各気筒１１のうち、ある気筒１１、例えば第２気筒＃２で圧縮抜けが発生する場合の角加速度αの推移を示している。また、一点鎖線は、各気筒１１のうち、ある気筒１１、例えば第２気筒＃２で圧縮抜けは発生していないものの第２気筒＃２の膨張行程中に失火する場合の角加速度αの推移を示している。
【００５８】
第２気筒＃２で圧縮抜けが発生する場合、第２気筒＃２の圧縮行程時には、第２気筒＃２の燃焼室１３から混合気が燃焼室１３外に流出してしまうため、クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣに近づいても、図９に破線で示すように角加速度αはあまり低下しない。すなわち、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生しない場合と比較し、クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣとなった時点の角加速度α、すなわち膨張行程の開始時の角加速度αが大きくなる。
【００５９】
そのため、第２気筒＃２の膨張行程の開始時の角加速度α（θＴＤＣ）と、他の気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度αｂとの差分が、判定差分ΔαＴＤＣＴｈ以上となる。この場合、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生した可能性があると推測できる。
【００６０】
また、第２気筒＃２の膨張行程中で診断処理が実行されている場合、所定期間毎の各角加速度α（θＡＴＤＣ１），α（θＡＴＤＣ２），α（θＡＴＤＣ３）の何れもが、所定角加速度範囲に収まっている。さらにいうと、診断処理の実行中では、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量Δωｔｈ以下であることが連続する。そのため、図９に破線で示すように角加速度αが推移する場合、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生したと診断することができる。
【００６１】
ここで、第２気筒＃２で圧縮抜けは発生していないものの失火が発生した場合、第２気筒＃２の圧縮行程では燃焼室１３内の混合気が圧縮されるため、図９に一点鎖線で示すように、クランク角θが開始時クランク角θＴＤＣに近づくにつれ、角加速度αが小さくなる。そのため、この場合、第２気筒＃２の膨張行程の開始時の角加速度α（θＴＤＣ）と、他の気筒１１の膨張行程の開始時の角加速度αｂとの差分は、判定差分ΔαＴＤＣＴｈ未満となる。
【００６２】
また、その後の第２気筒＃２の膨張行程中では、燃焼は行われないものの、圧縮行程で圧縮された混合気によってピストン１２が下死点に向けて押される。その結果、図９に一点鎖線で示すように角加速度αは、圧縮抜けが発生した場合よりは大きくなる。そのため、膨張行程中に診断処理を実行した場合、診断処理の実行中に取得された各角加速度α（θＡＴＤＣ１），α（θＡＴＤＣ２），α（θＡＴＤＣ３）の少なくとも１つは、所定角加速度範囲外になる。さらに、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量Δωｔｈ以下であることが連続することはない。そのため、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生していないにも拘わらず失火した場合に、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生したと誤った診断がなされることはない。したがって、気筒１１で圧縮抜けが発生したか否かの診断精度を高くすることができる。
【００６３】
なお、第１気筒＃１で圧縮抜けが発生した場合の作用及び効果と、第３気筒＃３で圧縮抜けが発生した場合の作用及び効果とは、第２気筒＃２で圧縮抜けが発生した場合の作用及び効果と同様である。そのため、第１気筒＃１で圧縮抜けが発生した場合、及び、第３気筒＃３で圧縮抜けが発生した場合についての説明は割愛する。
【００６４】
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・図７及び図８に示した処理ルーチンにおいて、ステップＳ１５，Ｓ２０，Ｓ２５の少なくとも１つの判定を省略してもよい。すなわち、気筒１１で圧縮抜けが発生したと診断する条件である診断条件として、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量Δαｔｈ以上であることを含むのであれば、診断処理中に取得された角加速度αが所定角加速度範囲に収まることを診断条件に含ませなくてもよい。
【００６５】
・図７及び図８に示した処理ルーチンにおいて、ステップＳ１２の判定を省略してもよい。すなわち、気筒１１で圧縮抜けが発生したと診断する条件である診断条件として、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量Δαｔｈ以上であることを含むのであれば、上記差分が判定差分ΔαＴＤＣＴｈ以上であることを診断条件に含ませなくてもよい。
【００６６】
・上記各実施形態では、ステップＳ１７，Ｓ２２，Ｓ２７の判定の少なくとも１つで「ＮＯ」になったときには気筒１１で圧縮抜けが発生したとの診断がなされないようになっている。しかし、ステップＳ１２の判定が「ＹＥＳ」であるのであれば、ステップＳ１７，Ｓ２２，Ｓ２７の判定の少なくとも１つで「ＹＥＳ」になったときには気筒１１で圧縮抜けが発生したとの診断がなされるようにしてもよい。
【００６７】
・所定クランク角θは、「４５（ＣＡ）」よりも小さいのであれば、「３０（ＣＡ）」とは異なる値であってもよい。この場合であっても、所定期間を、膨張行程の前半の期間の半分より短くすることができる。すなわち、１回の膨張行程の診断処理中では、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以上であるか否かの判定を繰り返すことができる。
【００６８】
・所定クランク角θは、「９０（ＣＡ）」よりも小さいのであれば、「４５（ＣＡ）」よりも大きくてもよい。この場合、所定期間は、膨張行程の前半の期間の半分より長くなる。そのため、１回の膨張行程での診断処理では、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以下であるか否かの判定は１回のみ行われることとなる。この場合、当該変化量Δαが判定変化量ΔαＴｈ以上であるときに、気筒１１で圧縮抜けが発生したとの診断がなされる。
【００６９】
・上記実施形態では、クランク角θが所定クランク角Δθだけ変化すると、所定期間が経過したとしている。上記診断条件が成立している場合にあっては、時間が所定時間だけ経過するのに要する期間を所定期間としてもよい。この場合、所定時間における角加速度の変化量が、所定期間あたりの角加速度の変化量Δαとして導出されることとなる。
【００７０】
・内燃機関は、燃料噴射弁として、吸気通路１６に燃料を噴射するポート噴射弁を備えるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０…内燃機関、１１，＃１，＃２，＃３…気筒、１５…クランク軸、５０…制御装置、５１…角加速度導出部、５２…診断部。
【図１】
2020153355.tif 000003
【図２】
2020153355.tif 000004
【図３】
2020153355.tif 000005
【図４】
2020153355.tif 000006
【図５】
2020153355.tif 000007
【図６】
2020153355.tif 000008
【図７】
2020153355.tif 000009
【図８】
2020153355.tif 000010
【図９】
2020153355.tif 000011