(57)【要約】本発明は、４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置として、適用可能な装置の選択自由度が高い制御装置を提供することを課題とする。前記制御装置は、４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度を得るように構成された回転速度取得部と、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記４ストロークエンジンの回転変動に含まれる、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりを検出するように構成された、うねり検出部とを備える。
2016194953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置であって、
前記制御装置は、
４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度を得るように構成された回転速度取得部と、
前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記４ストロークエンジンの回転変動に含まれる、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりを検出するように構成された、うねり検出部と
を備える。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、更に、
前記回転体の回転速度に基づいて得られる前記４ストロークエンジンの回転速度から、前記うねり検出部により検出された前記周期的なうねりを除去するように構成された、うねり除去部を備える。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０×ｍ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されており、
ｍは自然数である。
【請求項４】
請求項３に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項５】
請求項３に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、７２０度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項６】
請求項３に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０×ｍ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するとともに、３６０×ｎ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されており、
ｎは、ｍと異なる自然数である。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる検出対象のクランク角度位置より前のクランク角度位置から検出対象のクランク角度位置より後のクランク角度位置までの回転速度に基づいて、前記検出対象のクランク角度位置における前記周期的なうねりの成分を検出するように構成されている。
【請求項８】
請求項１から７いずれか１項に記載の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、ビークルを駆動するように前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンにより回転される、前記ビークルに設けられた前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項９】
請求項８に記載の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、前記ビークルが備える車輪を駆動するように前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンにより回転される前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、前記ビークルが備えるサスペンションにより支持され、且つ前記ビークルの車体に対して左右方向に延びる軸周りに上下方向に揺動可能に構成された前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンにより回転される前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記車体に対して前後方向に支持され且つ前記サスペンションにより上下方向に揺動可能に構成された前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項１１】
請求項１から１０いずれか１項に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、更に、
前記４ストロークエンジンの回転速度から、前記うねり検出部により検出された周期的なうねりが除去されることにより得られる、前記４ストロークエンジンの燃焼による回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する少なくとも一つの失火判定部を備える。
【請求項１２】
請求項１１に記載の制御装置であって、
前記少なくとも一つの失火判定部は、互いに異なるクランク角度区間での回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する２つの失火判定部を備え、
前記２つの失火判定部は、前記うねり検出部により同じクランク角度の区間における前記平均回転速度の算出で検出された周期的なうねりが前記４ストロークエンジンの回転速度から除去されることにより得られる回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置としては、例えば、特許文献１に開示された内燃機関用失火検出装置がある。前記内燃機関用失火検出装置は、回転角センサの出力に基づいて各気筒毎に爆発行程における平均回転数ωｎを求める。次に、爆発行程が連続する各気筒の平均回転数ωｎの偏差（第１の変動量（ωｎ−１−ωｎ））とこれより回転角３６０°ＣＡ（crank angle）前の連続する各気筒の平均回転数の偏差（第２の変動量（ωｎ−４−ωｎ−３））を求めて平均回転数変動量Δωｎを設定する。そして、平均回転数変動量Δωｎに基づいて失火を判別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３６５９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されるような従来の失火検出装置では、失火の検出対象である４ストロークエンジンが、例えば、自動二輪車に設けられている場合には、自動二輪車が悪路ではなく平坦路を走行している時であっても、失火を適切に判別することが困難な場合があった。このように、従来の制御装置では、４ストロークエンジンが設けられる装置（ビークル等）によっては、当該装置への制御装置の適用が困難な場合があった。そのため、制御装置が適用可能な装置の選択自由度が制限されるという問題があった。【０００５】
本発明は、４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置として、適用可能な装置の選択自由度が高い制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。【０００７】
（１）  ４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置であって、
前記制御装置は、
４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度を得るように構成された回転速度取得部と、
前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記４ストロークエンジンの回転変動に含まれる、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりを検出するように構成された、うねり検出部と
を備える。【０００８】
前記制御装置によれば、４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度に基づいて、前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりを検出することができる。従って、例えば、４ストロークエンジンの回転速度から、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりを除去することにより、４ストロークエンジンの燃焼による回転変動を得ることができる。その結果、例えば、前記周期的なうねりによる影響を抑えて、４ストロークエンジンにより回転される回転体（車輪、クランク軸等）に係る診断等を行うことができる。前記診断として、例えば、エンジンの失火の有無の検出、ホイールバランスの適否の検出、車輪の空気圧の適否の検出等が可能である。周期的なうねりによる影響が抑えられるので、本発明の制御装置は、周期的なうねりが発生する場合がある装置に適用可能である。本発明の制御装置では、適用可能な装置の選択自由度が高い。【０００９】
本発明者らは、上述した課題について検討を行い、以下の知見を得た。【００１０】
装置（例えば、自動二輪車等のビークル）に設けられた４ストロークエンジンの回転変動には、例えば、エンジンのクランク角速度と関連しない変動と、エンジンのクランク角速度と関連する変動とが含まれる。エンジンのクランク角速度と関連しない変動としては、例えば、前記装置が操作されることによる４ストロークエンジンの加速又は減速、前記装置に対する外的負荷の変化による４ストロークエンジンの回転速度の変化等が挙げられる。なお、前記装置に対する外的負荷の変化には、例えば、悪路走行時のビークルの４ストロークエンジンに加わる負荷の変化等が含まれる。また、エンジンのクランク角速度と関連する変動としては、例えば、燃焼のバラツキ、気筒の偏り、クランク角速度センサ又はセンサの被検出部の公差等が挙げられる。【００１１】
通常、クランク角速度センサにより検出される４ストロークエンジンの回転速度には、上述したような種々の原因による回転変動が含まれている。特許文献１に開示されたような従来の制御装置によれば、これらの原因による回転変動の影響を抑えて、失火の有無の判別等の診断を行うことができる。【００１２】
しかしながら、４ストロークエンジンが設けられる装置によっては、エンジンのクランク角速度と関連する変動として、上述した変動以外の変動が生じる場合がある。例えば、自動二輪車では、エンジンのクランク角速度と関連する変動として、燃焼のバラツキ、気筒の偏り、クランク角速度センサ又はセンサの被検出部の公差等のエンジンの内的要因による変動だけではなく、自動二輪車の構造等のエンジンの外的要因による変動が生じる場合がある。そのため、４ストロークエンジンが設けられる装置（ビークル等）によっては、従来の制御装置を適用することが困難な場合があった。【００１３】
そこで、本発明者らは、エンジンの外的要因による変動について検討を行った。そして、本発明者らは、自動二輪車等に設けられた４ストロークエンジンの回転変動には、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりが含まれていることを見出した。さらに、本発明者らは、４ストロークエンジンの回転変動に、この周期的なうねりが含まれているため、従来の制御装置では、例えば、自動二輪車等に設けられた４ストロークエンジンにおける失火の有無の判別等の診断を適切に行うことが困難であったことを見出した。【００１４】
本発明は、上述した知見に基づいて完成した発明である。
本発明の制御装置では、前記周期的なうねりの検出が、４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度に基づいて行われる。前記周期的なうねりの検出は、４ストロークエンジンのトルクに基づかずに行われる。前記周期的なうねりの検出は、４ストロークエンジンが設けられたビークルの走行速度に基づかずに行われる。前記周期的なうねりの検出は、４ストロークエンジンが設けられたビークルの車高変化量に基づかずに行われる。前記周期的なうねりの検出は、４ストロークエンジンの燃焼室内の圧力に基づかずに行われる。前記周期的なうねりの検出は、４ストロークエンジンの燃焼室内の温度に基づかずに行われる。前記周期的なうねりの検出は、後述する実施形態のように、４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度のみに基づいて行われてもよい。【００１５】
回転体は、４ストロークエンジンにより回転される。回転体は、４ストロークエンジンから直接駆動力を受けるように構成されている必要はない。回転体は、４ストロークエンジンから４ストロークエンジン以外の機構を介して間接的に駆動力を受けてもよい。回転体は、例えば、クランクシャフト、車輪、ギヤ、又はプロペラ等である。【００１６】
本発明におけるうねりは、波である。本発明におけるうねりの角度周期は、波の波長に相当する。例えば、回転変動が回転速度の平均値を跨いで上下に変化し、複数組の上下動が１つのパターンを構成する場合、波長は、当該パターンに含まれる各上下動に対応する。この場合、うねりの角度周期は、パターンに対応する長さではなく、各上下動に対応する長さである。【００１７】
制御装置は、前記周期的なうねりのみを検出するように構成されている必要はない。本発明の制御装置は、後述する実施形態のように、４ストロークエンジンの回転変動に含まれる、前記周期的なうねり以外の変動（例えばエンジンの加減速による変動等）を検出するように構成されていてもよい。つまり、制御装置は、角度周期を有さない変動を検出するように構成されていてもよい。【００１８】
制御装置は、例えば、４ストロークエンジンの動作を制御する燃焼制御部を有してもよく、エンジンの動作を制御する装置とは別の装置であってもよい。【００１９】
制御装置は、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりを検出すればよい。制御装置は、検出した結果を単に外部に出力してもよい。制御装置は、前記周期的なうねりの検出結果を、４ストロークエンジンが搭載された装置の構造の状態を表す情報として出力してもよい。制御装置は、例えば、４ストロークエンジンが搭載された車両のサスペンションの伸縮状態を表す情報として、前記周期的なうねりの検出結果を出力してもよい。制御装置は、前記周期的なうねりの検出結果を、機能の異常を表す情報として出力してもよい。制御装置は、例えば、４ストロークエンジンが搭載された車両の車輪のバランス異常又は車輪の空気圧の異常を表す情報として、前記周期的なうねりの検出結果を出力してもよい。【００２０】
（２）  （１）の制御装置であって、
前記制御装置は、更に、
前記回転体の回転速度に基づいて得られる前記４ストロークエンジンの回転速度から、前記うねり検出部により検出された前記周期的なうねりを除去するように構成された、うねり除去部を備える。【００２１】
（２）の制御装置によれば、４ストロークエンジンの回転速度から前記周期的なうねりが除去される。このため、前記周期的なうねり以外の回転変動を用いた診断等の機能を、前記周期的なうねりが生じる場合がある装置に適用することができる。
なお、前記周期的なうねりの除去は、エンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりの成分をゼロにすることを含む。また、前記周期的なうねりの除去は、長周期うねりの成分が除去前と比べて減少することを含む。【００２２】
（３）  （１）又は（２）の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０×ｍ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されており、
ｍは自然数である。【００２３】
（３）の制御装置によれば、クランクシャフトが回転して同じ姿勢になるまでの間の平均回転速度が算出される。このため、クランクシャフトの回転位置についての公差の影響が抑えられる。従って、前記周期的なうねりをより精度よく検出することができる。【００２４】
（４）  （３）の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されている。【００２５】
（４）の制御装置によれば、３６０度クランク角度以外の区間における算出の場合と比べて、より長い周期のうねりが検出されやすい。【００２６】
（５）  （３）の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、７２０度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されている。【００２７】
（５）の制御装置によれば、４ストロークエンジンの１サイクルに相当する回転の平均回転速度が算出される。従って、算出される区間に含まれる行程の差に起因する誤差が抑えられる。従って、前記周期的なうねりをより精度よく検出することができる。【００２８】
（６）  （３）の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０×ｍ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するとともに、３６０×ｎ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されており、
ｎは、ｍと異なる自然数である。【００２９】
（６）の制御装置によれば、互いに異なる区間の平均回転速度を算出することにより、前記周期的なうねりが検出される。異なる条件下で前記周期的なうねりの検出が行われるので、前記周期的なうねりをより広範囲で検出することができる。【００３０】
（７）  （１）から（６）いずれか１の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる検出対象のクランク角度位置より前のクランク角度位置から検出対象のクランク角度位置より後のクランク角度位置までの回転速度に基づいて、前記検出対象のクランク角度位置における前記周期的なうねりの成分を検出するように構成されている。【００３１】
（７）の制御装置によれば、共通のクランク角度位置を基準として比較した場合に、うねり検出部で得られたうねりと、回転速度取得部により得られる回転速度に含まれるうねりの位相のずれが低減される。従って、（７）の制御装置によれば、より正確なうねりが検出される。【００３２】
（８）  （１）から（７）いずれか１の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、ビークルを駆動するように前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンにより回転される、前記ビークルに設けられた前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。【００３３】
（８）の制御装置によれば、４ストロークエンジンの回転速度に含まれる、ビークルの構造に関連する前記周期的なうねりを検出することができる。そのため、前記周期的なうねりによる影響を抑えて、４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る診断等を行うことができる。前記診断として、例えば、エンジンの失火の有無の検出、ホイールバランスの適否の検出、車輪の空気圧の適否の検出等が可能である。前記周期的なうねりによる影響が抑えられるので、（８）の制御装置は、前記周期的なうねりが発生し得る構造を有するビークルに適用可能である。【００３４】
（９）  （８）の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、前記ビークルが備える車輪を駆動するように前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンにより回転される前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。【００３５】
（９）の制御装置によれば、４ストロークエンジンの回転速度に含まれる、車輪を備えたビークルの構造に関連する前記周期的なうねりを検出することができる。前記周期的なうねりによる影響が抑えられるので、（９）の制御装置は、前記周期的なうねりが発生しやすい、車輪を備えたビークルに適用可能である。【００３６】
（１０）  （９）の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、前記ビークルが備えるサスペンションにより支持され、且つ前記ビークルの車体に対して左右方向に延びる軸周りに上下方向に揺動可能に構成された前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンにより回転される前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記車体に対して前後方向に支持され且つ前記サスペンションにより上下方向に揺動可能に構成された前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。【００３７】
（１０）の制御装置によれば、４ストロークエンジンの回転速度に含まれる、サスペンションにより支持され、車体に対して左右方向に延びる軸周りに上下方向に揺動可能に構成された車輪に関連する前記周期的なうねりを検出することができる。前記周期的なうねりによる影響が抑えられるので、（１０）の制御装置は、前記周期的なうねりが発生し得る、サスペンションにより支持され揺動可能に構成された車輪を備えたビークルに適用可能である。【００３８】
（１１）  （１）から（１０）いずれか１の制御装置であって、
前記制御装置は、更に、
前記４ストロークエンジンの回転速度から、前記うねり検出部により検出された周期的なうねりが除去されることにより得られる、前記４ストロークエンジンの燃焼による回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する少なくとも１つの失火判定部を備える。【００３９】
（１１）の制御装置によれば、４ストロークエンジンの燃焼による回転変動に基づいて、４ストロークエンジンの失火の有無の判定が行われる。前記周期的なうねりが除去されることにより得られる回転変動に基づいて、失火の有無の判定が行われる。前記周期的なうねりによる影響が抑えられるため、失火の判定の精度が向上する。【００４０】
（１２）  （１１）の制御装置であって、
前記少なくとも一つの失火判定部は、互いに異なるクランク角度区間での回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する２つの失火判定部を備え、
前記２つの失火判定部は、前記うねり検出部により同じクランク角度の区間における前記平均回転速度の算出で検出された周期的なうねりが前記４ストロークエンジンの回転速度から除去されることにより得られる回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する。【００４１】
（１２）の制御装置によれば、エンジンの内的要因である失火の有無の判定が、異なる条件下で行われるので、失火の判定の精度が高まる。失火の有無の判定は、同じ条件下で周期的なうねりが除去された回転変動に基づいて行われる。エンジンの外的要因に周期的なうねりについて同じ条件が適用され、失火の有無の判定について異なる条件が適用されるので、失火の有無の判定の精度が更に向上する。【００４２】
前記制御装置は、例えば、前記周期的なうねりが除去された回転速度の変動量の、第一のクランク角度区間の経過後における変化に基づいて失火の有無を判定する第一失火判定部と、
前記周期的なうねりが除去された回転速度の変動量の、第一のクランク角度区間とは異なる第二のクランク角度区間の経過後における変化に基づいて失火の有無を判定する第二失火判定部とを備えていてもよい。【００４３】
また、前記制御装置が備える前記回転速度取得部は、例えば、クランク角度を取得タイミングの基準として、４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度を得、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部によってクランク角度を基準として得られる回転速度に基づいて、前記周期的なうねりを検出してもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置として、適用可能な装置の選択自由度が高い制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る制御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２】図１に示す制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】エンジンにより回転されるクランクシャフトの回転速度の第１の例を示すグラフである。
【図５】エンジンにより回転されるクランクシャフトの回転速度の第２の例を示すグラフである。
【図６】クランクシャフトの回転速度から、うねり除去部により長周期うねりが除去された後の回転速度の例を示すグラフである。
【図７】本発明の第二実施形態に係る制御装置における処理を説明するグラフである。
【図８】本発明の第三実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第一実施形態から第三実施形態までに係る制御装置が搭載される自動二輪車を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
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。
【００４７】
図１は、本発明の第一実施形態に係る制御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。
【００４８】
［制御装置］
図１に示す制御装置１０は、４ストロークエンジン２０に係る装置である。４ストロークエンジン２０（単にエンジン２０とも称する。）は、例えば、図９に示す自動二輪車５０に設けられている。エンジン２０は、自動二輪車５０、より詳細には、自動二輪車５０の車輪５２を駆動する。
本実施形態に係るエンジン２０は、３気筒エンジンである。図１には、１気筒分の構成が示されている。ただし、エンジン２０の種類としては、単気筒エンジンまたは２気筒エンジンも採用可能であり、また、４以上の気筒を有するエンジンも採用可能である。
【００４９】
エンジン２０は、クランクシャフト２１を備えている。クランクシャフト２１は、本発明にいう回転体の一例に相当する。クランクシャフト２１はエンジン２０の動作に伴い回転する。つまり、クランクシャフト２１は、エンジン２０により回転される。クランクシャフト２１には、クランクシャフト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、クランクシャフト２１の周方向に、クランクシャフト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。被検出部２５は、クランクシャフト２１の回転と連動して移動する。
【００５０】
制御装置１０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、クランクシャフト２１の回転を検出するための回転センサ１０５が接続されている。回転センサ１０５は、エンジン２０のクランクシャフト２１の回転速度を得るためのセンサである。回転センサ１０５は、被検出部２５の通過を検出すると信号を出力する。回転センサ１０５は、エンジン２０のクランクシャフト２１が検出角度回転する毎に信号を出力する。
Ｉ／Ｏポート１０３には、表示装置３０も接続されている。表示装置３０は、制御装置１０から出力される情報を表示する。
【００５１】
制御装置１０は、４ストロークエンジン２０の失火を検出する失火検出装置である。本実施形態の制御装置１０は、クランクシャフト２１の回転速度のみに基づいて、エンジン２０の失火を検出する。
本実施形態の制御装置１０は、エンジン２０の動作を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）としての機能も有する。制御装置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。
【００５２】
図２は、図１に示す制御装置１０の構成を示すブロック図である。
制御装置１０は、回転速度取得部１１、うねり検出部１２、うねり除去部１３、失火判定部１４、失火報知部１５、及び燃焼制御部１６を備えている。制御装置１０の各部は、制御プログラムを実行するＣＰＵ１０１（図１参照）が、図１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。
回転速度取得部１１は、回転センサ１０５の出力に基づいてクランクシャフト２１の回転速度を得る。うねり検出部１２は、回転速度取得部１１により得られる回転速度に基づいて、エンジン２０の回転変動に含まれる、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねり（以降、「長周期うねり」とも称する。）を検出する。うねり除去部１３は、エンジン２０の回転速度から、うねり検出部１２により検出された長周期うねりを除去する。失火判定部１４は、長周期うねりが除去された回転変動に基づいて、エンジン２０の失火の有無を判定する。失火報知部１５は、失火判定部１４による失火の有無の判定結果を表示装置３０に出力することにより報知する。燃焼制御部１６は、不図示の燃料噴射部及び点火プラグを制御することによって、エンジン２０の燃焼動作を制御する。
【００５３】
図３は、図２に示す制御装置１０の動作を示すフローチャートである。
制御装置１０では図３に示す処理が繰り返される。まず、燃焼制御部１６がエンジン２０の燃焼動作を制御する（Ｓ１１）。次に、回転速度取得部１１がエンジン２０のクランクシャフト２１の回転速度を得る（Ｓ１２）。次に、うねり検出部１２が、長周期うねりを検出する（Ｓ１３）。次に、うねり除去部１３が、エンジン２０の回転速度から、長周期うねりを除去する（Ｓ１４）。次に、失火判定部１４が、エンジン２０の失火の有無を判定する（Ｓ１５）。燃焼制御部１６、回転速度取得部１１、うねり検出部１２、及び、失火判定部１４のそれぞれは、各部のデータが処理可能となった時に、それぞれのデータの処理を実行する。
失火判定部１４が失火有りと判定した場合（Ｓ１５でＹｅｓ）、失火報知部１５が失火有りの報知を行う（Ｓ１６）。失火判定部１４が失火有りと判定しない場合（Ｓ１５でＮｏ）、失火報知部１５は報知を行わない。
なお、燃焼制御部１６、回転速度取得部１１、うねり検出部１２、失火判定部１４、及び失火報知部１５が動作する順は、図３に示す順に限られない。また、いくつかの部分の処理は、一つの値を得るための式の演算としてまとめて実施されてもよい。また、必ずしも、失火判定部１４が失火有りと判定するごとに失火報知部１５が失火有りの報知を行う必要はない。例えば、失火判定部１４により失火有りの判定が行われるごとに、失火判定部１４が失火有りの判定結果を記憶しておき、失火判定部１４が記憶した失火有りの判定結果が所定の条件を満たした場合に、失火報知部１５が失火有りの報知を行ってもよい。
続いて、図２及び図３に示す各部の詳細を説明する。
【００５４】
［回転速度取得部］
回転速度取得部１１は、回転センサ１０５（図１参照）からの信号に基づいて、クランクシャフト２１の回転速度を得る。回転センサ１０５は、クランクシャフト２１が検出角度回転する毎に信号を出力する。回転速度取得部１１は、回転センサ１０５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、クランクシャフト２１が検出角度回転するのに要した時間を計測する。回転速度取得部１１は、この時間を計測することにより定まる回転速度を得る。即ち、回転速度取得部１１は、クランク角度を取得タイミングの基準としてクランクシャフト２１の回転速度を得る。具体的に、回転速度取得部１１は、一定のクランク角度ごとにクランクシャフト２１の回転速度を得る。本実施形態において、回転速度取得部１１が得る回転速度はクランクシャフト２１の回転速度であるので、回転速度取得部１１が得る回転速度はエンジン２０の回転速度である。
【００５５】
本実施形態における回転速度取得部１１は、回転速度として、複数の検出角度に亘る区間に対応する回転速度も得る。回転速度取得部１１は、例えば、各気筒の爆発行程に対応する１８０度クランク角度の区間の回転速度と、爆発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。
図４は、エンジン２０により回転されるクランクシャフト２１の回転速度の第１の例を示すグラフである。
図４において横軸はクランクシャフトの回転角度θを示す。縦軸は回転速度を示す。図４に示す第１の例では、回転速度の関係を分かりやすくするため、長周期うねりを含まない場合の回転速度が示されている。図４には、エンジン２０の燃焼動作に伴う回転速度の変動が模式的に示されている。
一点鎖線のグラフは、回転センサ１０５から、１つの被検出部２５の通過に応じて信号が出力される毎に得られる回転速度ＯＭＧ’を示す。一点鎖線のグラフは、被検出部２５の通過ごとに得られる回転速度ＯＭＧ’を曲線で結ぶことにより生成されている。回転速度ＯＭＧ’は、信号が出力される時間間隔により得られる。つまり、回転速度ＯＭＧ’は、検出角度ごとの回転速度である。回転速度ＯＭＧ’は、瞬時回転速度を示している。
本実施形態に係るエンジン２０は、等間隔爆発の３気筒４ストロークエンジンである。従って、各気筒の同じ行程に対応する回転速度のピークは、７２０／３度毎、即ち２４０度クランク角度毎に現れる。
実線のグラフは、複数の検出角度に亘る区間での回転速度ＯＭＧを示す。実線のグラフは、１８０度クランク角度の区間における回転速度ＯＭＧを示す。
回転速度取得部１１は、検出角度ごとの回転速度ＯＭＧ’について、１８０度クランク角度の区間での平均を算出することによって、回転速度ＯＭＧの値を得る。なお、回転速度ＯＭＧの各点の値は、回転センサ１０５から受ける信号の時間間隔を複数の区間に渡って累計することにより得ることもできる。回転速度ＯＭＧのグラフは、１２０度クランク角度毎（各気筒の同じ行程に対応する２４０度クランク角度の半分毎）に得られた値の点を、曲線で結ぶことにより生成されている。従って、回転速度ＯＭＧのグラフにおけるピークの位置は、瞬時回転速度のピークの位置からずれる場合もある。回転速度ＯＭＧのグラフにおける各点の値は、その点を含んだ１８０度クランク角度の区間における速度である。なお、上記の１８０度は、回転速度ＯＭＧの値を算出する区間の一例である。この一例において、回転速度ＯＭＧの値は、値に対応する回転角度より９０度前の区間、及び当該回転角度より９０度後の区間に亘る瞬時回転速度の平均を算出することによって得られている。回転速度ＯＭＧのグラフは、得られた平均の値を曲線で結ぶことにより生成されている。
【００５６】
回転速度ＯＭＧは、瞬時回転速度である検出角度ごとの回転速度ＯＭＧ’と比べて変動幅は小さい。しかし、回転速度ＯＭＧは、エンジン２０の燃焼による回転変動を表している。本実施形態の制御装置１０は、１８０度クランク角度の区間における回転速度ＯＭＧを用いて、エンジン２０の失火の有無の検出を行う。
なお、回転速度ＯＭＧの値を算出する区間として、１８０度クランク角度以外の角度を採用することも可能である。例えば、回転速度ＯＭＧを算出する区間として、１２０度クランク角度又は９０度クランク角度といった、１８０度よりも小さいクランク角度を採用することも可能である。また、回転速度ＯＭＧを算出する区間として、例えば１５度クランク角度である検出角度を用いることも可能である。言い換えると、回転速度ＯＭＧとして回転速度ＯＭＧ’を用いることも可能である。つまり、回転速度ＯＭＧの値を算出する区間として、１８０度以下の角度を採用することが可能である。
本実施形態では、１８０度クランク角度の区間における回転速度ＯＭＧを、クランクシャフト２１の回転速度及びエンジン２０の回転速度として説明する。
【００５７】
なお、上記の１８０度クランク角度の区間は、各行程と完全に重なるように設定される必要はなく、各行程に対しずれを有していてもよい。
行程に対応する１８０度クランク角度の区間の回転速度ＯＭＧは、上述したように１８０度クランク角度の区間で平均化された回転速度とも言うこともできる。しかし、１８０度クランク角度の区間の回転速度ＯＭＧは、１つの行程に対応する回転速度である。１８０度クランク角度の区間の回転速度ＯＭＧは、長周期うねりを検出するためにクランクシャフト２１の一周以上の区間で算出される後述の「平均回転速度」とは異なるので、単に回転速度と称する。
【００５８】
なお、本実施形態の説明では、回転速度として、回転速度ＯＭＧ、及び平均回転速度等が用いられる。これらの回転速度を表す形式は、特に限定されない。即ち、回転速度は、例えば、クランクシャフト２１が予め定められた角度回転するのに要する時間の形式で表されてもよく、また、時間の逆数として演算される単位時間当たりの回転数又は角度の形式で表されてもよい。
【００５９】
図５は、エンジン２０により回転されるクランクシャフト２１の回転速度の第２の例を示すグラフである。
図５のグラフの横軸はクランクシャフト２１の回転角度θを示し、縦軸は回転速度を示す。図５のグラフは、図４のグラフよりも広い回転角度の範囲を表している。実線のグラフは、図４の場合と同様に、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ、即ち、エンジン２０の回転速度を示している。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、図４と同様に、爆発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。
本実施形態に係るエンジン２０は、等間隔爆発の３気筒４ストロークエンジンである。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５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１２０度クランク角度ごと順に番号を付している。図５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。「０」の位置は、第１の気筒の爆発行程（＃１Ｗ）に対応する「１」の位置と、第２の気筒の爆発行程（＃２Ｗ）に対応する「−１」の位置との中間の位置である。また、「２」，「４」，「６」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。
【００６０】
各位置「０」，「１」，「２」，…における回転速度ＯＭＧの値を、ＯＭＧ０，ＯＭＧ１，ＯＭＧ２，…と表す。この表し方は、後述する他の種類の回転速度についても同様である。また、回転速度取得部１１が得るクランクシャフト２１の回転速度は、エンジン２０の回転速度である。従って、クランクシャフト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。
【００６１】
図５に示すクランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧのグラフは、エンジン２０の回転変動（回転速度の変動）を表している。
エンジン２０の回転変動は、エンジン２０の燃焼動作による回転変動を有している。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。図５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。
回転速度ＯＭＧのグラフが示すエンジン２０の回転変動は、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する長周期うねりも有している。即ち、クランクシャフト２１の回転速度は、７２０度クランク角度より長い長周期うねりも有している。長周期うねりは、エンジンの外的要因による変動である。長周期うねりは、例えば、エンジン２０が搭載される自動二輪車５０（図９参照）の構造に起因したうねりである。なお、長周期うねりは、４ストロークエンジン２０の作動時のクランク角度の変化に応じて変動する４ストロークエンジン２０の回転速度の成分からなる。
図５のグラフの横軸は、時間ではなくクランク角度を示している。図５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。長周期うねりは、クランク角度を取得タイミングの基準として得られる回転速度ＯＭＧにおいて、周期的に変化する。つまり、長周期うねりは、クランク角度を基準とした変動における周期、即ちクランク角度を基準とした角度周期を有している。エンジンの回転速度が変化する時、時間を基準とした周期は変化するが、クランク角度を基準とした角度周期は変化しない。このように、クランク角度を基準とした角度周期は、時間を基準とした変動の周期と本質的に異なる。制御装置１０は、クランク角度を基準とした角度周期を有する長周期うねりを検出するように構成されている。また、長周期うねりの角度周期は、４ストロークに相当するクランク角度より長いが、長周期うねりの振幅については、特に限定されない。また、長周期うねりの波形についても、特に限定されない。本実施形態では、長周期うねりの波形における山と谷とが丸くなっているが（図５及び図７参照）、必ずしも山と谷とが丸くなっている必要はない。
【００６２】
［うねり検出部］
図２に示すうねり検出部１２は、回転速度取得部１１により得られる回転速度に基づいて、エンジン２０の回転変動に含まれる長周期うねりを検出する。本実施形態において、うねり検出部１２は、３６０×ｍ度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を繰り返し算出することにより、長周期うねりを検出する。ここで、ｍは自然数である。詳細には、うねり検出部１２は、７２０度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を繰り返し算出することにより、長周期うねりを検出する。
【００６３】
詳細には、うねり検出部１２は、検出対象のクランク角度の位置を含む７２０度クランク角度の区間における平均回転速度ＮＥを算出する。うねり検出部１２は、例えば、図５に示す「６」の位置が検出対象となっているとき、「６」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ６における平均回転速度ＮＥ６を算出する。なお、図５において「６」の位置が検出対象となっている時点では、「６」の位置が「０」と表示されるべきであるが、番号が変わる紛らわしさを避けるため、図５に示す通りの位置の番号で説明する。
「６」の位置を検出対象とした平均回転速度ＮＥ６の算出よりも後で、うねり検出部１２は、図５に示す「５」の位置を検出対象とする。うねり検出部１２は、「５」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ５における平均回転速度ＮＥ５を算出する。この後、うねり検出部１２は、「４」の位置、「３」の位置、「２」の位置、「１」の位置、及び「０」の位置を順に検出対象とする。そして、うねり検出部１２は、検出対象とした位置を含む７２０度クランク角度の区間における平均回転速度ＮＥ４、ＮＥ３、ＮＥ２、ＮＥ１、及びＮＥ０を算出する。このようにして、うねり検出部１２は、７２０度クランク角度の区間（例えば…，Ｈ６，…，Ｈ１，…）における平均回転速度（…，ＮＥ６，…，ＮＥ１，…）を繰り返し算出する。
【００６４】
本実施形態におけるうねり検出部１２は、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度を繰り返し算出する。本実施形態に係るエンジン２０は、３気筒エンジンである。本実施形態では、クランクシャフト２１が１２０度回転するごとに平均回転速度ＮＥが算出される。なお、本発明において、平均回転速度が算出されるクランク角度周期は、特に限定されない。そのようなクランク角度周期としては、例えば、３６０度クランク角度、５４０度クランク角度、９００度クランク角度が挙げられる。本実施形態において、うねり検出部１２は、回転速度取得部１１が得た検出角度ごとの回転速度ＯＭＧ’を用いて平均回転速度ＮＥを算出する。例えば、うねり検出部１２は、第３の気筒の吸気行程（＃３Ｓ）に対応する「６」の位置を検出対象とし、「６」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ６における平均回転速度ＮＥ６を算出する。次に、うねり検出部１２は、第２の気筒の爆発行程（＃２Ｗ）に対応する「５」の位置を検出対象とし、「５」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ５における平均回転速度ＮＥ５を算出する。次に、うねり検出部１２は、第１の気筒の吸気行程（＃１Ｓ）に対応する「４」の位置を検出対象とし、「４」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ４における平均回転速度ＮＥ４を算出する。次に、うねり検出部１２は、第３の気筒の爆発行程（＃３Ｗ）に対応する「３」の位置を検出対象とし、「３」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ３における平均回転速度ＮＥ３を算出する。次に、うねり検出部１２は、第２の気筒の吸気行程（＃２Ｓ）に対応する「２」の位置を検出対象とし、「２」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ２における平均回転速度ＮＥ２を算出する。このようにして、うねり検出部１２は、平均回転速度ＮＥを順次算出する。この後、うねり検出部１２は、再び第１の気筒の爆発行程（＃１Ｗ）に対応する「１」の位置を検出対象として平均回転速度ＮＥ１を算出する。次に、うねり検出部１２は、再び第３の気筒の吸気行程（＃３Ｓ）に対応する「０」の位置を検出対象とする。
うねり検出部１２は、各気筒について、７２０度クランク角度の区間Ｈ６，Ｈ５，Ｈ４，Ｈ３，Ｈ２，Ｈ１，Ｈ０，…のそれぞれにおけるエンジン２０の平均回転速度ＮＥ６，ＮＥ５，ＮＥ４，ＮＥ３，ＮＥ２，ＮＥ１，ＮＥ０，…を、区間Ｈ６，Ｈ５，Ｈ４，Ｈ３，Ｈ２，Ｈ１，Ｈ０，…ごとに算出する。これによって、うねり検出部１２は、図５のグラフにおける破線で示す長周期うねりＮＥを検出する。平均回転速度ＮＥ６，ＮＥ５，ＮＥ４，ＮＥ３，ＮＥ２，ＮＥ１，ＮＥ０，…のそれぞれは、長周期うねりＮＥの成分である。詳細には、平均回転速度ＮＥ６，ＮＥ５，ＮＥ４，ＮＥ３，ＮＥ２，ＮＥ１，ＮＥ０，…のそれぞれは、長周期うねりＮＥの時間軸における成分である。
【００６５】
うねり検出部１２は、長周期うねりＮＥの成分ＮＥ６，ＮＥ５，ＮＥ４，ＮＥ３，ＮＥ２，ＮＥ１、ＮＥ０，…のそれぞれを検出する際、回転速度取得部１１により得られる検出対象のクランク角度位置より前のクランク角度位置から検出対象のクランク角度位置より後のクランク角度位置までの回転速度に基づいて、検出対象の位置における長周期うねりの成分を検出する。つまり、うねり検出部１２は、検出対象のクランク角度の位置を含むクランク角度の区間における平均回転速度を求めることによって、検出対象の位置での長周期うねりＮＥの成分を検出する。このとき、平均回転速度を求めるためのクランク角度の区間は、検出対象の位置よりも前の区間と検出対象の位置よりも後の区間とを含む。例えば、検出対象の位置よりも前の区間の長さと検出対象の位置よりも後の区間の長さとは等しい。なお、双方の区間の長さの関係はこれに限られず、例えば双方の長さの間には違いがあってもよい。うねり検出部１２は、例えば、「０」の位置を検出対象とするとき、「０」の位置より前の３６０度クランク角度と、「０」の位置より後の３６０度クランク角度とを含む７２０度クランク角度の区間を区間Ｈ０とする。うねり検出部１２は、７２０度クランク角度の区間Ｈ０において得られる回転速度に基づいて、「０」の位置を検出対象とした長周期うねりの成分ＮＥ０を検出する。
【００６６】
検出対象としての「０」の位置における平均回転速度を算出するためには、算出のための入力情報として、「０」の位置よりも３６０度クランク角度後に求まる回転速度の情報が必要となる。従って、検出対象として「０」の位置における平均回転速度ＮＥ０を算出するためには、クランクシャフト２１の回転が「０」の位置から更に３６０度クランク角度進むのを待つ必要がある。言い換えれば、平均回転速度の算出は、算出時点でクランクシャフト２１が到達している位置よりも、少なくとも、３６０度クランク角度前の位置を検出対象として実施される。
【００６７】
図５のグラフの破線は、７２０度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を繰り返し算出した値を概略的に示している。
本実施形態におけるうねり検出部１２は、限られた区間における平均回転速度を算出することによってうねりを検出する。うねり検出部１２で検出されるうねりは、厳密に見れば、回転速度ＯＭＧに含まれる実際の長周期うねりとは完全に一致しない場合がある。しかし、算出される平均回転速度ＮＥは、回転速度取得部１１が出力する回転速度から、長周期うねりを効果的に検出・除去するために用いることができる。うねり検出部１２により検出された平均回転速度ＮＥのうねりは、実質的に長周期うねりＮＥと見なすことができる。そこで、うねり検出部１２により検出された平均回転速度ＮＥにおけるうねりを、長周期うねりＮＥとして説明する。
【００６８】
本実施形態に係るうねり検出部１２は、３６０×ｍ度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度ＮＥを算出する。ここで、ｍは自然数である。つまり、クランクシャフト２１が回転して同じ姿勢になるまでの間の平均回転速度が算出される。この場合、平均回転速度ＮＥは、クランクシャフト２１に設けられた複数の被検出部２５のうち１つの被検出部２５が回転センサ１０５を複数回通過する間の時間に基づいて算出される。このため、各被検出部２５の取付け位置の公差等に起因する検出への影響が抑えられる。つまり、クランクシャフト２１の回転位置についての公差等に起因する影響が抑えられる。従って、長周期うねりを精度よく検出することができる。
本実施形態に係るうねり検出部１２は、７２０度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度ＮＥを算出する。また、７２０度クランク角度は、エンジン２０の４ストロークに相当する。７２０度クランク角度は、エンジン２０の１サイクルに相当する。このため、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度ＮＥは、１つの気筒において連続する同一の行程の間の区間（例えば、吸気行程から次の吸気行程までの区間）における平均回転速度である。従って、平均回転速度ＮＥを算出する各区間に含まれる行程の変動による検出結果への影響が抑えられる。また、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度ＮＥを算出することにより、７２０度クランク角度より長い周期を有するうねりを検出することができる。つまり、長周期うねりの検出可能範囲が広い。従って、長周期うねりがさらに精度よく検出される。
【００６９】
また、うねり検出部１２は、回転速度取得部１１により得られる検出対象のクランク角度位置より前のクランク角度位置から検出対象のクランク角度位置より後のクランク角度位置までの回転速度に基づいて、検出対象のクランク角度位置における長周期うねりの成分を検出する。このため、共通のクランク角度位置を基準として比較した場合に、うねり検出部１２が回転速度から算出することによって検出した長周期うねりＮＥの位相と、実際に回転速度ＯＭＧに含まれる長周期うねりとの位相のずれが低減される。従って、算出された長周期うねりとエンジン２０の回転速度とを更に演算する場合、長周期うねりをさらに精度よく除去することができる。
【００７０】
本実施形態における回転速度取得部１１は、時間ではなくクランク角度を取得タイミングの基準としてクランクシャフト２１（回転体）の回転速度を取得する。つまり、回転速度取得部１１は、所定の時間ごとでなく所定のクランク角度ごとにクランクシャフト２１（回転体）の回転速度を取得する。そして、うねり検出部１２は、回転速度取得部１１によって、クランク角度を取得タイミングの基準として得られた回転速度に基づいて長周期うねりを検出する。
エンジンの回転速度の変動には、エンジンの外的要因による変動が含まれている。エンジンの外的要因による変動には、例えば、エンジンが搭載される装置、例えば自動二輪車の構造に起因する変動がある。このようなエンジンの外的要因による変動の周期は、時間軸で見た場合、エンジンの回転速度に応じて変化する場合がある。このため、所定の時間を基準として回転速度を得た場合、外的要因による回転速度の変動検出は容易でない。
本実施形態では、エンジンの外的要因による長周期うねりが、クランク角度を基準として得られた回転速度に基づいて検出される。このため、検出に対するエンジンの回転速度の変動の影響を抑えることができる。従って、長周期うねりが高い精度で検出される。
【００７１】
［うねり除去部］
うねり除去部１３は、クランクシャフト２１の回転速度に基づいて得られるエンジン２０の回転速度から、うねり検出部１２により検出された長周期うねりを除去する。うねり除去部１３は、クランクシャフト２１の回転速度に基づいて得られるエンジン２０の回転速度ＯＭＧと、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥとの差を算出する。より詳細には、うねり除去部１３は、図５に示すクランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧと長周期うねりＮＥについて、回転速度ＯＭＧｎから、長周期うねりＮＥｎを引いた差を算出する（ここで、ｎは整数。）。これによって、うねり検出部１２により検出された周期的な長周期うねりが、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから除去される。なお、うねり検出部１２は、エンジン２０の回転速度ＯＭＧとして、図５に示す回転速度ＯＭＧの代わりに、図４に示す回転速度ＯＭＧ’を用いることも可能である。
【００７２】
図６は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧから、うねり除去部１３により長周期うねりＮＥが除去された後の回転速度の例を示すグラフである。
図６のグラフの破線は、長周期うねりＮＥ（図５参照）が、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧから除去された後の回転速度ＤＭの例を概略的に示している。
うねり除去部１３によって長周期うねりが除去された回転速度ＤＭは、主にエンジン２０の燃焼による回転変動を表している。この回転速度ＤＭでは、長周期うねりの影響が抑えられている。
【００７３】
［失火判定部］
図２に示す失火判定部１４は、エンジン２０の燃焼による回転変動に基づいて、エンジン２０の失火の有無を判定する。エンジン２０の燃焼による回転変動は、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりが除去されることにより得られる回転速度における回転変動である。エンジン２０の燃焼による回転変動は、例えば図６のグラフに示す回転速度ＤＭの変動である。
失火判定部１４は、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥが除去されることにより得られる回転速度ＤＭ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。失火判定部１４は、変動量を算出することによって４ストロークエンジンの失火を判定する。
【００７４】
失火判定部１４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。失火判定部１４は、回転速度として、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥが除去されることにより得られる回転速度ＤＭ（図６参照）を用いる。つまり、失火判定部１４は、長周期うねりＮＥが除去された回転速度ＤＭの変動量を得る。ここで、算出した差を第１の変動量とする。例えば、図６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「２」の位置である。例えば、「２」の位置は、第２の気筒の吸気行程（図５の＃２Ｓ）に対応する。「０」の位置は、第３の気筒の吸気行程（図５の＃３Ｓ）に対応する。つまり、「２」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ＤＭ２と回転速度ＤＭ０の差である。ここで、回転速度ＤＭ２は、図６に示す「２」の位置で、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥ２（図５参照）が除去されることにより得られる回転速度である。また、回転速度ＤＭ０は、「０」の位置で、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥ０が除去されることにより得られる回転速度である。
また更に、失火判定部１４は、第１の変動量を算出したクランクシャフト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シャフトの位置は、「６」と「８」の位置である。第２の変動量は、回転速度ＤＭ８と回転速度ＤＭ６の差である。ここで、回転速度ＤＭ６は、「６」の位置で、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥ６が除去されることにより得られる回転速度である。また、回転速度ＤＭ８は、「８」の位置で、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥ８が除去されることにより得られる回転速度である。
また、失火判定部１４は、変動指標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。失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧが、失火判定値ＣＫよりも大きい場合には、失火有りと判断する。失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧが、失火判定値ＣＫよりも小さい場合には、失火無しと判断する。
【００７５】
［失火報知部］
失火報知部１５は、失火判定部１４により判定された失火の有無を報知する。失火報知部１５は、失火判定部１４により失火有りと判定された場合には、表示装置３０（図１参照）に失火有りの表示を行わせる。
【００７６】
ここで、上述したうねり検出部１２、うねり除去部１３、及び失火判定部１４による処理をまとめて、図５を参照しながら説明する。
失火判定部１４は、周期的なうねりが除去された回転速度の変動量の、所定の角度区間の経過後における変化に基づいて失火の有無を判定する。
より詳細には、失火判定部１４は、第１の変動量と第２の変動量との変化に基づいて失火の有無を判定する。第１の変動量は、周期的なうねりが除去された回転速度のうちの同一行程が連続する気筒間での回転速度の変動量である。第２の変動量は、前記同一行程が連続する気筒間での回転速度よりも所定のクランク角度区間の経過後における回転速度の変動量である。所定のクランク角度区間は、本実施形態では、７２０度クランク角度である。
具体的には、失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧとして、第１の変動量と第２の変動量との差を算出する。
第１の変動量は、同一行程が連続する気筒間での回転速度の変動量である。第１の変動量は、吸気行程が連続する第３の気筒と第２の気筒における吸気行程（図５の＃３Ｓと＃２Ｓ）での回転速度の差である。図６に示す例において、検出対象の位置を「０」とした場合、第１の変動量は、「０」の位置における回転速度と「２」の位置における回転速度の差である。ここで、「０」の位置における回転速度は、回転速度ＯＭＧ０から長周期うねりＮＥ０が除去されることにより得られる回転速度ＤＭ０（図６参照）である。長周期うねりは、３６０×ｍ度クランク角度の区間における平均回転速度である。本実施形態における長周期うねりは、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度である。詳細には、「０」の位置における長周期うねりＮＥ０は、「０」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ０における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。また、「２」の位置における回転速度は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ２から長周期うねりＮＥ２が除去されることにより得られる回転速度ＤＭ２（図６参照）である。「２」の位置における長周期うねりＮＥ２は、「２」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ２における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。長周期うねりＮＥは、より詳細には、図４に示す検出角度ごとの回転速度ＯＭＧ’の平均回転速度である。
第１の変動量は、第２の変動量に対し所定のクランク角度区間の経過後における回転速度の変動量である。詳細には、第１の変動量は、第２の変動量に対し、７２０度クランク角度区間経過後での回転速度の変動量である。第２の変動量は、第１の変動量に対し、７２０度クランク角度区間前での回転速度の変動量である。図６に示す例において、第２の変動量は、「６」の位置における回転速度と「８」の位置における回転速度の差である。ここで、「６」の位置における回転速度は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ６から長周期うねりＮＥ６が除去されることにより得られる回転速度ＤＭ６（図６参照）である。「６」の位置における長周期うねりＮＥ６は、「６」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ６における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。また、「８」の位置における回転速度は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ８から長周期うねりＮＥ８が除去されることにより得られる回転速度ＤＭ８（図６参照）である。「８」の位置における長周期うねりＮＥ８は、「８」の位置を含む７２０度クランク角度の区間Ｈ８における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。
【００７７】
上記の変動量、例えば第１の変動量及び第２の変動量のそれぞれは、同一の行程が連続する気筒における回転速度の変動量である。連続する気筒のいずれかで失火が発生する場合、変動量が増大する。ただし、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。
本実施形態では、失火判定部１４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、回転速度の変動量の、７２０度クランク角度区間の経過後における変化について判定を行う。このため、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、回転速度の変動量の、７２０度クランク角度区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に基づいて判定がされる。従って、判定対象の位置の行程の違いによる影響が抑制される。
【００７８】
しかし、失火判定部１４が、長周期うねりを含んだ回転速度ＯＭＧの変動量の差を算出した場合には、適切な失火の判定の精度が低下する。
例えば、図５の回転速度ＯＭＧにおいて、「０」の位置と「２」の位置における第１の変動量、及び、「６」の位置と「８」の位置における第２の変動量との間には、長周期うねりに起因した差異がある。図５の三角形は、第１の変動量及び第２の変動量を表している。第１の変動量と第２の変動量との間の差異に起因して、実際には失火が発生していないにも拘わらず、失火が発生したと誤検出する可能性がある。
【００７９】
本実施形態の制御装置１０は、回転速度取得部１１及びうねり検出部１２によって、エンジン２０の回転速度ＯＭＧに含まれる長周期うねりを検出することができる。このため、うねり除去部１３では、エンジン２０の回転速度から、長周期うねりを除去することにより、エンジン２０の燃焼による回転変動を得ることができる。その結果、失火判定部１４では、長周期うねりによる影響を抑えて、エンジンの失火の有無の検出を行うことができる。例えば、エンジンの失火判定において、長周期うねりによる影響に起因して失火有りと誤検出してしまう事態が抑えられる。
従って、制御装置１０は、エンジン２０の回転速度に長周期うねりが含まれるような装置である自動二輪車に適用可能である。
【００８０】
失火判定部１４は、検出対象となるクランク角度位置の回転速度ＯＭＧが得られた時点で、検出対象のクランク角度位置における失火検出を行わない。うねり検出部１２は、回転速度取得部１１により得られる検出対象のクランク角度位置より前のクランク角度位置から検出対象のクランク角度位置より後のクランク角度位置までの回転速度ＯＭＧに基づいて、検出対象のクランク角度位置における長周期うねりの成分を検出する。検出された長周期うねりの成分が、うねり除去部１３によって回転変動から除去される。失火判定部１４は、長周期うねりの成分が回転速度ＯＭＧから除去された結果としての回転速度ＤＭに基づいて、失火検出を行う。この点について、検出対象のクランク角度位置が図５の「０」である場合の例を挙げて説明する。
【００８１】
回転速度取得部１１は、「０」の位置の回転速度ＯＭＧ０が得られてから「０」の位置における失火検出を行うまでの間に、「０」を含む所定クランク角度（７２０度クランク角度）の区間「Ｈ０」における回転速度ＯＭＧを取得する。詳細には、回転速度取得部１１は、検出対象のクランク角度位置「０」より前のクランク角度位置「３」から検出対象のクランク角度位置「０」より後のクランク角度位置「−３」までの区間「Ｈ０」の回転速度のデータをメモリ１０２（図１参照）に記憶させる。その後、うねり検出部１２は、メモリ１０２に記憶された、区間「Ｈ０」における回転速度の平均回転速度ＮＥ０を算出することにより、検出対象のクランク角度位置「０」での長周期うねりの成分を検出する。うねり除去部１３は、「０」の位置の回転速度ＯＭＧから長周期うねりの成分を除去する。これにより、「０」におけるエンジン２０の燃焼による回転速度ＤＭ０が得られる。失火判定部１４は、「０」におけるエンジン２０の燃焼による回転速度ＤＭ０に基づいて、「０」における失火判定を行う。
【００８２】
エンジンの燃焼制御等の分野においては、例えば点火タイミング制御に代表されるように、通常、遅延を抑えた制御が厳密に要求される。そのため、従来、エンジンの失火検出等についても、エンジンの燃焼制御と同様に、できる限り早期の検出が必要であると考えられていた。しかし、本発明者らは、このような従来の考えから発想を転換し、次のような考えに想到した。
【００８３】
即ち、エンジンの失火検出等においては、例えば点火タイミング制御のような早期の検出が厳密に要求されない場合がある。失火検出に限らず、エンジンにおいては、早期の検出、診断、監視、制御等が厳密に要求されない場合がある。このような場合には、検出対象のクランク角度位置に対応する回転速度ＯＭＧが得られた時点で、必ずしも、当該角度位置についての失火検出等を行う必要はない。当該角度位置に対応する回転速度ＯＭＧが得られた後も、平均回転速度を算出するための区間に渡ってデータを取得することができる。そして、当該角度位置に対応する回転速度ＯＭＧが得られた後に取得したデータと、回転速度ＯＭＧが得られる前に取得したデータとを含んだ区間に亘る回転数のデータを、当該角度位置での失火検出等に用いることができる。これにより、失火検出等の精度を高めることができる。
【００８４】
本実施形態は、上述した着想に基づいている。本実施形態では、失火判定部１４は、「０」における回転速度ＯＭＧ０が得られた時点で、「０」における失火判定を行わない。失火判定部１４は、その後、長周期うねりの成分ＮＥ０の除去により「０」におけるエンジン２０の燃焼による回転速度ＤＭ０が得られた時点で、「０」における失火判定を行う。これにより、失火検出に対する長周期うねりの影響を抑制できる。従って、制御装置１０は、エンジン診断装置（失火検出装置）として好適である。制御装置１０は、適用可能な装置について、高い選択自由度を有しており、例えば、自動二輪車への適用に好適である。
【００８５】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態について説明する。以下の第二実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
【００８６】
図７は、本発明の第二実施形態に係る制御装置１０における処理を説明するグラフである。
図７に示すエンジン２０の回転速度ＯＭＧ、及び「０」，「１」，「２」，…の番号は、図５に示す第一実施形態の場合と同じである。
制御装置１０におけるうねり検出部１２は、３６０×ｍ度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を繰り返し算出することにより、長周期うねりを検出する。ここで、ｍは自然数である。本実施形態の制御装置１０におけるうねり検出部１２は、検出対象のクランク角度の位置を含む３６０度クランク角度の区間における平均回転速度ＮＥを算出する。うねり検出部１２は、例えば、図７に示す「３」の位置が検出対象となっているとき、「３」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ３’における平均回転速度ＮＥ３を算出する。
「３」の位置を検出対象とした平均回転速度ＮＥ３の算出よりも後で、うねり検出部１２は、図７に示す「０」の位置を検出対象とする。うねり検出部１２は、「０」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ０’における平均回転速度ＮＥ０を算出する。このようにして、うねり検出部１２は、３６０度クランク角度の区間における平均回転速度ＮＥを算出する。
３６０度クランク角度の区間は、他の３６０×ｍ度クランク角度の区間よりも短い。従って、より長い周期の長周期うねりが検出されやすい。
【００８７】
うねり検出部１２は、エンジン２０が有する各気筒について、３６０度クランク角度の区間における平均回転速度ＮＥを算出する。本実施形態では、クランクシャフト２１が１２０度回転するごとに平均回転速度ＮＥが算出される。例えば、うねり検出部１２は、図７に示す「３」の位置を検出対象とし、「３」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ３’における平均回転速度ＮＥ２を算出する。次に、うねり検出部１２は、「２」の位置を検出対象とし、「２」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ２’における平均回転速度ＮＥ２算出する。次に、うねり検出部１２は、「１」の位置を検出対象とし、「１」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ１’における平均回転速度ＮＥ１を算出する。
うねり検出部１２は、各気筒について、３６０度クランク角度の区間Ｈ３’，Ｈ２’，Ｈ１’，Ｈ０’，…のそれぞれにおけるエンジン２０の平均回転速度ＮＥ３，ＮＥ２，ＮＥ１，ＮＥ０，…を、区間Ｈ３’，Ｈ２’，Ｈ１’，Ｈ０’，…ごとに算出する。これによって、うねり検出部１２は、図７のグラフにおける破線で示すような長周期うねりＮＥを検出する。平均回転速度ＮＥ３，ＮＥ２，ＮＥ１，ＮＥ０，…のそれぞれは、周期うねりＮＥの成分である。
【００８８】
うねり検出部１２は、長周期うねりＮＥの成分ＮＥ３，ＮＥ２，ＮＥ１，ＮＥ０，…のそれぞれを検出する際、回転速度取得部１１により得られる検出対象のクランク角度の位置より前のクランク角度位置から検出対象のクランク角度位置より後のクランク角度位置までの回転速度に基づいて、検出対象のクランク角度位置における長周期うねりの成分を検出する。本実施形態において、うねり検出部１２は、例えば「０」の位置を検出対象とするとき、「０」の位置より前の１８０度クランク角度と、「０」の位置より後の１８０度クランク角度とを含む３６０度クランク角度を区間Ｈ０’とする。
【００８９】
本実施形態において、うねり検出部１２は、３６０度クランク角度の区間Ｈ３’，Ｈ２’，Ｈ１’，Ｈ０’，…におけるエンジン２０の平均回転速度を算出することにより、長周期うねりを検出する。なお、本実施形態に係るエンジン２０は、３気筒エンジンであるため、３６０度クランク角度の区間に含まれる行程の種類が区間によって異なる。この結果、３６０度クランク角度の区間Ｈ３’，Ｈ２’，Ｈ１’，Ｈ０’，…におけるエンジン２０の平均回転速度ＮＥにも、区間ごとの変動が含まれる。しかしこの場合でも、３６０度クランク角度の区間Ｈ３’，Ｈ２’，Ｈ１’，Ｈ０’，…のそれぞれにおけるエンジン２０の平均回転速度が算出されることで、３６０度クランク角度の範囲内における回転速度の変動が平均化される。従って、長周期うねりが精度よく検出できる。
本実施形態において、平均回転速度ＮＥを算出する区間は３６０度クランク角度であり、第一実施形態における区間よりも短い。従って、検出される長周期うねりのうち、短い周期、例えば４ストロークに相当するクランク角度の角度周期に近い周期を有するうねりについて、検出される振幅の減衰が小さい。従って、長周期うねりがより精度よく検出できる。
なお、本実施形態において区間ごとに算出される平均回転速度ＮＥは、同一の行程に対応する２４０度クランク角度の周期で参照することにより、より精度のよい検出が可能である。例えば、図７の２本の二点鎖線で示すように、区間Ｈ４’，Ｈ２’，Ｈ０’ ，…毎の算出結果（ＮＥ４，ＮＥ２，ＮＥ０，…）の組、又は、区間Ｈ５’，Ｈ３’，Ｈ１’ ，…毎の算出結果（ＮＥ５，ＮＥ３，ＮＥ１，…）の組を参照することにより、長周期うねりがより精度よく検出できる。
【００９０】
本実施形態において、失火判定部１４は、エンジン２０の回転速度ＯＭＧから、うねり検出部１２により検出された長周期うねりＮＥが除去されることにより得られる回転速度について、同一の行程が連続する気筒における差を算出する。算出した差を第１の変動量とする。本実施形態における第１の変動量の算出は、第１実施形態と同じである。即ち、
第１の変動量は、長周期うねりＮＥが除去されることにより得られる回転速度について、「２」の位置の回転速度と「０」の位置の回転速度の差である。
本実施形態において、失火判定部１４は、第１の変動量を算出したクランクシャフト２１の位置よりも３６０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。３６０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シャフトの位置は、「３」と「５」の位置である。第２の変動量は、長周期うねりＮＥが除去されることにより得られる回転速度について、「５」の位置の回転速度と「３」の位置の回転速度の差である。
そして、失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧ２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。失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧ２が、失火判定値ＣＫよりも大きい場合には、失火有りと判断する。失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧ２が、失火判定値ＣＫよりも小さい場合には、失火無しと判断する。
【００９１】
ここで、本実施形態におけるうねり検出部１２、うねり除去部１３、及び失火判定部１４による処理をまとめて、図７を参照しながら説明する。
失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧ２として、第１の変動量と第２の変動量との差を算出する。
第１の変動量は、「０」の位置における回転速度と「２」の位置における回転速度の差である。ここで、「０」の位置における回転速度は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ０から長周期うねりＮＥ０が除去されることにより得られる回転速度である。長周期うねりＮＥ０は、「０」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ０’における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。また、「２」の位置における回転速度は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ２から長周期うねりＮＥ２が除去されることにより得られる回転速度（ＤＭ）である。長周期うねりＮＥ２は、「２」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ２’における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。長周期うねりＮＥは、より詳細には、図４に示す検出角度ごとの回転速度ＯＭＧ’の平均回転速度である。
第２の変動量は、「３」の位置における回転速度と「５」の位置における回転速度の差である。ここで、「３」の位置における回転速度は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ３から長周期うねりＮＥ３が除去されることにより得られる回転速度である。長周期うねりＮＥ３は、「３」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ３’における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。また、「５」の位置における回転速度は、クランクシャフト２１の回転速度ＯＭＧ５から長周期うねりＮＥ５が除去されることにより得られる回転速度である。長周期うねりＮＥ５は、「５」の位置を含む３６０度クランク角度の区間Ｈ５’における回転速度ＯＭＧの平均回転速度である。
【００９２】
［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について説明する。以下の第三実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態に対応する構成には同じ符号を付し、第一実施形態との相違点を主に説明する。
【００９３】
図８は、本発明の第三実施形態に係る制御装置１０の構成を示すブロック図である。
図８に示す制御装置１０は、２つの失火判定部１４ａ，１４ｂを備えている。制御装置１０の失火判定部は、互いに異なるクランク角度区間での回転変動に基づいて、エンジン２０の失火の有無を判定する２つの失火判定部１４ａ，１４ｂを備えている。
第一失火判定部１４ａは、第一実施形態における失火判定部１４と同じ構成を有する。第一失火判定部１４ａは、回転速度の変動量の、第一のクランク角度区間の経過後における変化に基づいて失火の有無を判定する。本実施形態において、第一のクランク角度区間は、７２０度である。
詳細には、第一失火判定部１４ａ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ことにより第１の変動量を算出する。第一失火判定部１４ａは、算出したクランクシャフト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とにより、第２の変動量を得る。第一失火判定部１４ａは、第１の変動量と第２の変動量との間の変化に基づいて失火の有無を判定する。
【００９４】
第二失火判定部１４ｂは、第二実施形態における失火判定部１４と同じ構成を有する。第二失火判定部１４ｂは、回転速度の変動量の、第二のクランク角度区間の経過後における変化に基づいて失火の有無を判定する。第二のクランク角度区間は、第一のクランク角度区間と異なる。本実施形態において、第二のクランク角度区間は、３６０度クランク角度である。
詳細には、第二失火判定部１４ｂ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ことにより第２の変動量を算出する。第二失火判定部１４ｂは、算出したクランクシャフト２１の位置よりも３６０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とにより、第２の変動量を得る。第二失火判定部１４ｂは、第１の変動量から第２の変動量への変化に基づいて失火の有無を判定する。
【００９５】
本実施形態におけるうねり除去部１３は、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に、周期的なうねりが除去された回転速度を出力する。第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂに出力される回転速度は、互いに同じクランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を算出することにより周期的なうねりが除去された回転速度である。詳細には、うねり検出部１２は、７２０度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を算出することにより、長周期うねりを検出する。うねり除去部１３は、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に、うねり検出部１２で検出された長周期うねりが除去された回転速度を出力する。つまり、うねり除去部１３は、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に、７２０度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を算出することにより長周期うねりが除去された回転速度を出力する。
【００９６】
失火報知部１５は、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方により判定された失火の有無を報知する。失火報知部１５は、第一失火判定部１４ａ又は第二失火判定部１４ｂのいずれかによって失火有りと判定された場合には、表示装置３０に失火有りの表示を行わせる。
【００９７】
第三実施形態の制御装置１０によれば、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂが、互いに異なるクランク角度区間の経過後における回転速度の変動の変化に基づいて失火の有無を判定する。従って、失火の判定の精度が高まる。
うねり除去部１３は、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に、長周期うねりが除去された回転速度を出力する。うねり除去部１３は、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に、互いに同じクランク角度の区間における平均回転速度を算出することにより長周期うねりが除去された回転速度を出力する。失火による回転速度の変動はエンジン２０の内的要因による変動である。これに対し、長周期うねりは、エンジン２０の外的要因による変動である。
うねり検出部１２及びうねり除去部１３が、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に共通の条件で平均回転速度を算出する。これにより、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に共通の条件で、エンジン２０の外的要因による長周期うねりの除去が行われる。
エンジン２０の外的要因による長周期うねりの除去が共通の条件で実施され、エンジン２０の内的要因による変動に対して、種類の異なる条件下で検出が実施される。従って、エンジン２０の内的要因に関連する失火の検出精度が高まる。
本実施形態におけるうねり除去部１３によって、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度が算出されることにより長周期うねりが除去される。失火による回転速度の変動の周期は、７２０度クランク角度よりも短い。本実施形態におけるうねり除去部１３によれば、失火による回転速度の比較的急速な変動が抑制されにくい。失火の検出精度がさらに高まる。
【００９８】
［自動二輪車］
図９は、第一〜第三実施形態に係る制御装置１０が搭載される自動二輪車を示す外観図である。
図９に示す自動二輪車５０は、車体５１及び２つの車輪５２を備えている。車体５１は車輪５２を支持している。２つの車輪５２は、自動二輪車５０の車体５１に対して、自動二輪車５０の前後方向Ｘに並んで配置されている。車体５１には、サスペンション５６、５７が設けられている。車輪５２は、サスペンション５６、５７により支持されている。車体５１は、車体５１に対して左右方向に延びる軸Ａの周りに上下方向Ｚに揺動可能なスイングアーム５５を有している。スイングアーム５５は、軸Ａと反対の端において、後ろの車輪５２を支持している。従って、後ろの車輪５２は、車体５１に対して左右方向に延びる軸Ａの周りに上下方向Ｚに揺動可能に支持されている。
車体５１には、制御装置１０、及び４ストロークエンジン２０（エンジン２０）が設けられている。エンジン２０は、車輪５２を駆動する。エンジン２０の駆動力は、変速機５８及びチェーン５９を介して、車輪５２に伝達される。自動二輪車５０は、左右に対を成す駆動輪を備えておらず、一般的な自動車等が駆動輪に有するようなデファレンシャルギアを備えていない。
【００９９】
制御装置１０は、エンジン２０の制御を行う。また、制御装置１０は、エンジン２０により回転されるクランクシャフト２１（図１参照）の回転速度に基づいて、エンジン２０の失火を検出する。
詳細には、制御装置１０の回転速度取得部１１（図２参照）は、エンジン２０により回転されるクランクシャフト２１の回転速度を得る。制御装置１０のうねり検出部１２（図２参照）は、回転速度取得部１１により得られる回転速度に基づいて、車輪５２を駆動するエンジン２０の回転速度に含まれる長周期うねりを検出するように構成されている。
【０１００】
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、自動二輪車５０の構造等のエンジンの外的要因による変動が含まれている。自動二輪車５０の構造等による変動は、自動二輪車５０が悪路ではなく平坦路を走行している時であっても生じている。自動二輪車５０の構造等による変動は、自動二輪車５０の４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する長周期うねりを有している。
自動二輪車５０の構造等に起因する長周期うねりのうち、少なくとも一部の長周期うねりは、自動二輪車５０の構造等によっては、サスペンション５６、５７の伸縮量の変動と強い相関関係を有している。なお、このような長周期うねりは、例えば、車輪５２のホイールバランス、即ち車輪５２の周方向における重量のバランスを崩すことによっても生じる。
【０１０１】
本実施形態の制御装置１０は、回転速度取得部１１及びうねり検出部１２によって、エンジン２０の回転速度に含まれる、長周期うねりを検出することができる。従って、制御装置１０は、うねり除去部１３によって、エンジン２０の回転速度から、長周期うねりを除去することにより、エンジン２０の燃焼による回転変動を得ることができる。その結果、制御装置１０は、長周期うねりによる影響を抑えて、エンジン２０の失火の有無の検出を精度よく行うことができる。
このように、本実施形態の制御装置１０は、回転速度に長周期うねりを含む自動二輪車５０にも適用することができる。
【０１０２】
［失火判定での検証方法］
本実施形態の制御装置１０によって、エンジン２０の回転速度に４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する長周期うねりが含まれている場合でも、エンジン２０の失火の誤判定が抑えられることを検証する第一の方法について説明する。
エンジンの失火を検出可能な自動二輪車をシャーシダイナモに据え付け、シャーシダイナモ上で疑似走行させる。走行条件は、自動二輪車の排気量が２５０ｃｃ以上の場合８０ｋｍ／ｈ以上１００ｋｍ／ｈ未満における定常走行とし、自動二輪車の排気量が２５０ｃｃ未満の場合３０ｋｍ／ｈ以上５０ｋｍ／ｈ未満における定常走行とする。
自動二輪車５０を疑似走行させた状態で、失火が検出されないことを確認する。
次に、自動二輪車５０の車輪５２のホイール外周部に、車輪の重量バランスを損なわせるためのおもりを取付ける。おもりは、一般的にホイールバランスを確保するために使用されるおもりである。おもりとして、例えば、５０ｇを超える重量のおもりを用いる。おもりが取付けられた自動二輪車を上記の最高速度で疑似走行させる。自動二輪車を疑似走行させた状態で、失火が検出されないことを確認する。本実施形態の制御装置１０が動作している場合、自動二輪車５０の車輪５２に、おもりが取付けられていても、制御装置は失火を検出しない。
仮に、本実施形態おけるうねり検出部１２の機能に相当する機能を有さない制御装置を用いた場合には、エンジンの実際の失火が発生していなくても、自動二輪車の車輪におもりが取付けられていると、失火が有ると誤判定される。
【０１０３】
続いて、失火の誤判定が抑えられることを検証する第二の方法について説明する。第二の方法は、自動二輪車以外のビークルにも適用される。
第二の方法の走行条件は、上述した第一の方法の走行条件と異なる。第二の方法では、ビークルが備えるエンジンを中回転数領域で回転させる。中回転数領域は、エンジンの定格回転数の値を３等分することにより、回転数を高・中・低の３つ領域に区分した場合における中央の領域である。第二の方法における残りのプロセスは、上述した第一の方法と同じである。
【０１０４】
続いて、失火の誤判定が抑えられることを検証する第三の方法について説明する。第二の方法も、自動二輪車以外のビークルにも適用される。
第三の方法の走行条件は、上述した第一の方法の走行条件と異なる。第三の方法では、ビークルが備えるエンジンを中トルク領域で回転させる。中トルク領域は、エンジンの定格出力における出力トルクの値を３等分することにより、出力トルクを高・中・低の３つ領域に区分した場合における中央の領域である。第三の方法における残りのプロセスは、上述した第一の方法と同じである。
【０１０５】
また、上記の実施形態では、うねり検出部の例として、３６０度クランク角度の区間、７２０度クランク角度の区間におけるエンジン２０の平均回転速度を算出するうねり検出部１２を説明した。本発明の制御装置はこれに限られず、うねり検出部は、例えば、７２０度よりも大きいクランク角度の区間の平均回転速度を算出することにより、長周期うねりを検出してもよい。
【０１０６】
また、上記の実施形態のうち、第一実施形態では、うねり検出部１２が、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度を算出するとともに、失火判定部１４が、第１の変動量を算出したクランクシャフト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とを説明した。また、第二実施形態では、うねり検出部１２が、３６０度クランク角度の区間における平均回転速度を算出するとともに、失火判定部１４が、第１の変動量を算出したクランクシャフト２１の位置よりも３６０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とを説明した。しかし、本発明におけるうねり検出部における平均回転速度を算出する区間と、失火判定部における第１の変動量と第２の変動量の算出対象の位置の差は、一致していなくてもよい。
また、本発明におけるうねり検出部が平均回転速度を算出する区間は、７２０度クランク角度又は３６０度クランク角度に限られず、３６０度クランク角度以上であればよい。うねり検出部が平均回転速度を算出する区間は、例えば、３６０ｍ度クランク角度（ｍは自然数）であってよい。
【０１０７】
また、上記の実施形態のうち、第三実施形態では、うねり検出部１２が、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度を算出することによって長周期うねりを検出する。また、うねり除去部１３が、検出された長周期うねり除去した回転速度を、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に出力する。つまり、共通の区間における平均回転速度を算出することによって長周期うねりが除去された回転速度は、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂの両方に出力される。
ただし、本発明の制御装置はこれに限られない。例えば、うねり検出部及びうねり除去部は、互いに異なる区間における平均回転速度を算出することによって長周期うねりが除去された２種類の回転速度を出力してもよい。この場合、第一失火判定部１４ａ及び第二失火判定部１４ｂのそれぞれに、異なる種類の回転速度が出力される。
うねり検出部は、３６０×ｍ度クランク角度の区間における平均回転速度を算出することにより長周期うねりを検出するとともに、３６０×ｎ度クランク角度の区間における平均回転速度を算出することにより長周期うねりを検出するように構成されていてもよい。ここで、ｎは、ｍと異なる自然数である。例えば、うねり検出部は、３６０度クランク角度の区間における平均回転速度を算出することにより長周期うねりを検出するとともに、７２０度クランク角度の区間における平均回転速度を算出することにより長周期うねりを検出するように構成されていてもよい。異なる条件下で長周期うねりの検出が行われるので、より広範囲の長周期うねりを検出することができる。
【０１０８】
また、上記の実施形態では、制御装置の例として、３気筒エンジンに係る制御装置を説明した。本発明の制御装置はこれに限られず、単気筒エンジンに係る制御装置であってもよい。単気筒エンジンの場合、上述した「同一の行程が連続する気筒」は、同一の気筒を意味する。また、本発明の制御装置は、２気筒エンジン又は４以上の気筒を有するエンジンに係る制御装置であってもよい。例えば、制御装置が、偶数気筒からなる等間隔爆発型エンジンに係る場合、３６０度クランク角度の区間における平均回転速度を算出した結果において、３６０度クランク角度の区間ごとの変動が抑えられる。従って、長周期うねりがさらに精度よく検出できる。
【０１０９】
また、上記の実施形態では、制御装置の例として、失火判定部１４を備えた制御装置１０を説明した。本発明の制御装置はこれに限られず、失火判定部１４を備えない装置であってもよい。本発明の制御装置は、例えば、長周期うねりが除去された回転速度を外部に出力する装置であってもよい。また、本発明の制御装置は、例えば、長周期うねりが除去された回転速度に基づいて気筒間の燃焼のばらつきを検出する装置であってもよい。即ち、本発明の制御装置は、４ストロークエンジンを制御してもよく、４ストロークエンジンを診断してもよく、４ストロークエンジンの運転状態を監視してもよい。
【０１１０】
また、うねり除去部は、うねり検出部が長周期うねりを検出した後で、エンジンの回転速度から長周期うねりを除去するものに限られない。例えば、長周期うねりの検出の為の処理と、長周期うねりの除去のための処理は、一つの式の演算によってまとめて実施されてもよい。またさらに、失火の有無の判定のための処理のすくなくとも一部と、長周期うねりの検出の為の処理と、長周期うねりの除去のための処理は、一つの式の演算によってまとめて実施されてもよい。
【０１１１】
また、上記の実施形態では、制御装置の例として、自動二輪車５０が備える車輪を駆動するエンジン２０の回転速度に含まれる長周期うねりを検出する制御装置１０を説明した。本発明の制御装置はこれに限られず、車輪を有するビークルに適用されてもよい。本発明の制御装置は、例えば、三輪車両または四輪車両を含む鞍乗型車両に適用されてもよい。また、本発明の制御装置は車室を有する四輪車両に適用されてもよい。また、本発明の制御装置は、車輪以外の推進装置を駆動するエンジンに係るビークルにも適用されてもよい。また、本発明の制御装置は、ビークルとして、有人の乗物に適用されてもよく、無人の輸送機関に適用されてもよい。
本発明の制御装置は、例えばエンジンで駆動されるプロペラを備えた船外機に適用されてもよい。また、本発明の制御装置は、例えばエンジンで駆動される発電機を備えた発電装置のような、ビークル以外の装置に適用されてもよい。船外機又は発電装置のような装置においても、失火の報知が精度よく行われることにより、触媒等部品の保護が適切に行われる。
【０１１２】
上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１１３】
１０    制御装置
１１    回転速度取得部
１２    うねり検出部
１３    うねり除去部
１４（１４ａ，１４ｂ）失火判定部
１５    失火報知部
２０    エンジン
２１    クランクシャフト
５０    自動二輪車
５１    車体
５２    車輪
５６、５７    サスペンション
【図１】
2016194953.tif 000003
【図２】
2016194953.tif 000004
【図３】
2016194953.tif 000005
【図４】
2016194953.tif 000006
【図５】
2016194953.tif 000007
【図６】
2016194953.tif 000008
【図７】
2016194953.tif 000009
【図８】
2016194953.tif 000010
【図９】
2016194953.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月1日(2017.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４ストロークエンジンにより回転される回転体に係る制御装置であって、
前記制御装置は、
４ストロークエンジンにより回転される回転体の回転速度を得るように構成された回転速度取得部と、
前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記４ストロークエンジンの回転変動に含まれる、４ストロークに相当するクランク角度より長い角度周期を有する周期的なうねりを検出するように構成された、うねり検出部と
前記回転体の回転速度に基づいて得られるエンジンの回転速度から、前記うねり検出部により検出された前記周期的なうねりを除去するように構成された、うねり除去部と
を備える。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０×ｍ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されており、
ｍは自然数である。
【請求項３】
請求項２に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項４】
請求項２に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、７２０度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項５】
請求項２に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、３６０×ｍ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するとともに、３６０×ｎ度クランク角度の区間における前記４ストロークエンジンの平均回転速度を繰り返し算出することにより、前記周期的なうねりを検出するように構成されており、
ｎは、ｍと異なる自然数である。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項に記載の制御装置であって、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる検出対象のクランク角度位置より前のクランク角度位置から検出対象のクランク角度位置より後のクランク角度位置までの回転速度に基づいて、前記検出対象のクランク角度位置における前記周期的なうねりの成分を検出するように構成されている。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項に記載の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、ビークルを駆動するように前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンにより回転される、前記ビークルに設けられた前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項８】
請求項７に記載の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、前記ビークルが備える車輪を駆動するように前記ビークルに設けられた前記４ストロークエンジンにより回転される前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項９】
請求項８に記載の制御装置であって、
前記回転速度取得部は、前記ビークルが備えるサスペンションにより支持され、且つ前記ビークルの車体に対して左右方向に延びる軸周りに上下方向に揺動可能に構成された前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンにより回転される前記回転体の回転速度を得るように構成されており、
前記うねり検出部は、前記回転速度取得部により得られる回転速度に基づいて、前記車体に対して前後方向に支持され且つ前記サスペンションにより上下方向に揺動可能に構成された前記車輪を駆動する前記４ストロークエンジンの回転速度に含まれる前記周期的なうねりを検出するように構成されている。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項に記載の制御装置であって、
前記制御装置は、更に、
前記４ストロークエンジンの回転速度から、前記うねり検出部により検出された周期的なうねりが除去されることにより得られる、前記４ストロークエンジンの燃焼による回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する少なくとも一つの失火判定部を備える。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御装置であって、
前記少なくとも一つの失火判定部は、互いに異なるクランク角度区間での回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する２つの失火判定部を備え、
前記２つの失火判定部は、前記うねり検出部により同じクランク角度の区間における前記平均回転速度の算出で検出された周期的なうねりが前記４ストロークエンジンの回転速度から除去されることにより得られる回転変動に基づいて、前記４ストロークエンジンの失火の有無を判定する。
【国際調査報告】
2016194953.tif 000012
2016194953.tif 000013
2016194953.tif 000014
2016194953.tif 000015