(57)【要約】【課題】デュアルマスフライホイールのように相対移動可能な複数の部材を備えるフライホイールを使用する機関についても、失火を正確に検出可能な内燃機関の失火検出装置を提供する。【解決手段】機関１０のクランクシャフト１２に設けられ、相対移動可能な複数の部材１３ａ，１３ｂを備えるフライホイール１３と、クランクシャフトが基準角度を回転するのに要する時間を検出する時間検出手段２３と、検出時間に基づいて機関の出力トルクを推定する出力トルク推定手段２４と、相対移動部分のないフライホイールを使用しているとしたときに、推定出力トルクによってクランクシャフトが基準角度を回転するのに要するであろう時間を推定する時間推定手段２４と、推定時間に基づいて失火を判定する失火判定手段２５とを有する。【選択図】図１
2006009649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関のクランクシャフトに設けられ、相対移動可能な複数の部材を備えるフライホイールと、
前記クランクシャフトが基準角度を回転するのに要する時間を検出する時間検出手段と、
前記検出時間に基づいて機関の出力トルクを推定する出力トルク推定手段と、
相対移動可能な部材を含まないフライホイールを使用しているとしたときに、前記推定出力トルクによって前記クランクシャフトが基準角度を回転するのに要するであろう時間を推定する時間推定手段と、
前記推定時間に基づいて失火を判定する失火判定手段と、
を有する内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】
前記複数の部材を備えるフライホイールは、
機関のクランクシャフトに固定されるメインフライホイールと、
前記メインフライホイールに弾性部材を介して、相対移動可能に取り付けられるサブフライホイールと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項３】
前記出力トルク推定手段は、前記検出時間に基づいて前記クランクシャフトの回転角速度を算出し、その回転角速度に基づいて機関の出力トルクを推定する、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】
前記時間推定手段は、相対移動可能な部材を含まないフライホイールを使用しているとしたときに、前記推定出力トルクによって前記クランクシャフトが回転する回転速度を算出し、その回転速度に基づいてクランクシャフトが基準角度を回転するのに要するであろう時間を推定する、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の内燃機関の失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の失火を検出可能な装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの回転変動に基づいて失火発生の有無を検出する技術が知られている。ところが車両が、凹凸路や砂利道などの悪路を走行すると、タイヤが路面からの反力を受けて回転変動を生じ、これがドライブシャフト、変速機を介してエンジン側に逆に伝達され、エンジンが回転変動を生じることがある。そのような悪路走行によって生じる回転変動と、失火によって生じる回転変動とを区別することはできない。そのため、悪路走行中に失火を誤検出する可能性がある。そこで、悪路走行中であるか否かを検出し、悪路走行中には、失火検出診断を行わないことで失火の誤検出を防止する技術が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、悪路走行時にタイヤ側からの入力によって生じる回転変動の影響は、エンジンの回転速度及び燃焼圧力の両方に作用するという特性を利用している。すなわち、エンジンの回転速度の変動が生じた場合には、その変動周波数が、エンジンの燃焼圧の変動周波数と一致する場合には、悪路走行中であると判定し、そのときは失火検出診断を行わないようにして失火の誤検出を防止している。
【特許文献１】特開平７−２７９７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フライホイールをメインフライホイール及びサブフライホイールの２部品に分割し、それらをバネで連結することでエンジンの回転変動を抑えようとしたデュアルマスフライホイール（以下適宜「ＤＭＦ」という）が知られている。
【０００５】
そこで、本件発明者は、このデュアルマスフライホイールの場合であっても、上述した従来技術によって失火検出することを試みた。
【０００６】
ところが、このデュアルマスフライホイールの場合は、サブフライホイールの影響によって失火時の回転波形が通常のフライホイールと異なることから、失火を正確に判定できないことが知見された。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、デュアルマスフライホイールのように相対移動可能な複数の部材を備えるフライホイールを使用する機関についても、失火を正確に検出可能な内燃機関の失火検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００９】
本発明は、機関（１０）のクランクシャフト（１２）に設けられ、相対移動可能な複数の部材（１３ａ，１３ｂ）を備えるフライホイール（１３）と、前記クランクシャフトが基準角度を回転するのに要する時間を検出する時間検出手段（２３）と、前記検出時間に基づいて機関の出力トルクを推定する出力トルク推定手段（２４８；ステップＳ１，Ｓ２）と、相対移動部分のないフライホイールを使用しているとしたときに、前記推定出力トルクによって前記クランクシャフトが基準角度を回転するのに要するであろう時間を推定する時間推定手段（２４８；ステップＳ３，Ｓ４）と、前記推定時間に基づいて失火を判定する失火判定手段（２５）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、相対移動可能な複数の部材を備えるフライホイールを取り付けたクランクシャフトが基準角度を回転するのに要する時間に基づいて、機関の出力トルクを推定し、相対移動可能な部材を含まないフライホイールを使用しているとしたときに、前記推定出力トルクによってクランクシャフトが基準角度を回転するのに要するであろう時間を推定して、その推定時間に基づいて失火を判定するようにしたので、相対移動可能な複数の部材を備えるフライホイールを有するエンジンの失火を正確に検出することができるようになったのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１２】
図１は、本発明による失火検出装置の一実施形態を示すモデル図である。
【００１３】
失火検出装置１０は、エンジン１１のクランクシャフト１２に固定されるフライホイール１３と、磁気ピックアップセンサ１４と、クランク角センサ１５と、ＥＣＭ２０とを有する。
【００１４】
本願に使用されるフライホイール１３は、メインフライホイール１３ａと、サブフライホイール１３ｂとを有するデュアルマスタイプのフライホイールである。メインフライホイール１３ａは、エンジン１０のクランクシャフト１２に固定されている。サブフライホイール１３ｂは、バネ１３ｃを介してメインフライホイール１３ａに連結されており、クランクシャフト１２に対しては固定されない構造となっている。フライホイール１３の周囲には、リングギア１６が設けられている。
【００１５】
磁気ピックアップセンサ１４は、リングギア１６の回転角度を検出する。磁気ピックアップセンサ１４は、その検出信号をＥＣＭ２０に出力する。
【００１６】
クランク角センサ１５は、カム軸の回転角度を検出する。クランク角センサ１５は、その検出信号（ＲＥＦ信号）をＥＣＭ２０に出力する。
【００１７】
ＥＣＭ２０は、波形整形回路２１と、位相検出回路２２と、タイマ２３と、失火診断部２４と、失火判定部２５とを有する。
【００１８】
波形整形回路２１は、磁気ピックアップセンサ１４のリングギア信号に基づいて、信号波形を整形する。
【００１９】
位相検出回路２２は、その整形されたリングギア信号及びクランク角センサ１５のＲＥＦ信号に基づいて、位相を検出する。
【００２０】
タイマ２３は、その位相信号及び波形整形回路２１で整形されたリングギア信号に基づいてエンジンが規定角度を回転するのに要した時間TINTを検出する。
【００２１】
失火診断部２４は、時間TINTに基づいて失火診断を行い、その結果に基づいて失火判定部２５は、失火したか否かを判定する。
【００２２】
ここで失火診断部の理解を容易にするために、はじめに図７を参照して従来装置の失火診断部について説明する。なおこの失火判定診断は、公知技術であるので簡単な説明にとどめる。
【００２３】
失火診断部２４は、診断許可領域判定部２４１と、失火領域判定部２４２と、ＴＩＮＴ演算部２４３と、失火パラメータ演算部２４４と、スレッシュホールド演算部２４５と、失火検出部２４６と、失火カウンタ処理部２４７とを備える。
【００２４】
診断許可領域判定部２４１は、スロットル開度TVO、エンジン回転速度NEに基づいて、失火診断許可領域であるか否かを判定し、失火診断許可領域であるときにフラグをセットする。
【００２５】
失火領域判定部２４２は、燃料噴射量TPに基づいて失火領域であるか否かを判定し、失火領域であるときにフラグをセットする。エンジンが規定角度を回転するのに要した時間TINTを検出し（ＴＩＮＴ演算部２４３）、失火パラメータを演算し（失火パラメータ演算部２４４）、スレッシュホールドを演算し（スレッシュホールド演算部２４５）、失火検出を行う（失火検出部２４６）。失火状況フラグに基づいて失火カウンタ処理を行い（失火カウンタ処理部２４７）、失火カウンタに基づいて失火判定を行う（失火判定部２５）。
【００２６】
なお図８を参照して失火検出部２４６の失火検出について補足を加えておく。
【００２７】
スレッシュホールド演算部２４５は、失火パラメータ演算部２４４で演算したパラメータに基づいてスレッシュホールドを演算する。そして失火検出部２４６は、失火パラメータ演算部２４４で演算したパラメータのピーク値がスレッシュホールド内であれば失火を検出するのである。
【００２８】
さて、本願発明者は、鋭意研究によって、上述のような失火検出装置をデュアルマスタイプのフライホイールに適用した場合は、正確な失火判定を行うことができず、その理由が、ＴＩＮＴに起因して失火パラメータを正確に算出することができないからであるとの知見を得た。
【００２９】
そこで、本願発明者は、デュアルマスフライホイールのＴＩＮＴを検出し、そのＴＩＮＴに基づいて、フライホイールが通常のフライホイールであったと仮定したときのＴＩＮＴ＿ＮＥＷを算出し、そのＴＩＮＴ＿ＮＥＷに基づいて失火判定を行うことでデュアルマスフライホイールであっても正確な失火診断を行うことができるとともに、従来の診断装置に対する変更が少なく、コストの増加を抑えることができるという知見を得たのである。
【００３０】
次に図２を参照して本願のポイントであるＴＩＮＴ＿ＮＥＷの演算概念について説明する。
【００３１】
通常は、エンジントルクＴに基づいて角速度を算出し、その角速度に基づいて時間TINTを算出する。このTINTを上述の失火検出装置に適用して、失火判定を行うのである。
【００３２】
しかし、デュアルマスフライホイールでは、正確な失火判定ができないので、以下のようにした。
【００３３】
すなわち、ステップＳ１として、時間TINTに基づいてデュアルマスフライホイールの角速度V1を算出する。
【００３４】
そして、ステップＳ２として、その角速度V1に基づいてエンジントルクＴを推定する。
【００３５】
次にステップＳ３として、そのエンジントルクＴから通常のフライホイールの角速度Vを算出する。
【００３６】
続いてステップＳ４として、その角速度Vから時間TINT_NEWを求めるのである。
【００３７】
次に図３、図４に示すモデルを参照しながら、TINT_NEW演算について説明する。
【００３８】
デュアルマスフライホイールは、図３に示すモデルで表すことができる。通常のフライホイールは、図４に示すモデルで表すことができる。
【００３９】
＜ステップ１＞
ＥＣＭ２０のタイマ２３で検出したTINTに基づいて、そのときの角速度V1を以下の式に基づき演算する。
【００４０】
V1＝ConstA / TINT
ただし、ConstAはTINTを角速度V1に変換するための係数であって、実機データのTINTと回転速度との関係から求めてある。
【００４１】
＜ステップ２＞
角速度V1に基づいて、図３のモデルにおけるエンジンの発生トルクFを推定する。
【００４２】
このモデルにおける運動方程式は以下である。
【００４３】
F + f = M1 * α1 + μ1 * V1
f = K * Xd
Xd = X1 - X2
ただし、添字の１はメインフライホイール１３ａを示し、添字の２はサブフライホイール１３ｂを示す。
【００４４】
M：フライホイールの質量
X：フライホイールの位置
V：フライホイールの速度
α：フライホイールの加速度
μ：フライホイールにかかる抵抗
F：クランクシャフトからメインフライホイール１３ａに入力する力
K：バネ１３ｃのバネ定数
f：バネ１３ｃで発生する力。
【００４５】
これを離散化して以下の式を求める。
【００４６】
F = M1 × (V1-V1z) + μ1 × V1z - K × Xd
= M1 × (V1-V1z) + μ1 × V1z - A × (V1z-V1z^3)
ただし、
V1z  ：V1の前回値
V1z^3：V1の３回前値
A     :エンジン回転速度に応じた定数であって、予備実験によって求めておく。
【００４７】
＜ステップ３＞
推定トルクFに基づいて、図４のモデルにおける角速度Vを推定する。
【００４８】
このモデルにおける運動方程式は以下である。
【００４９】
F = M * α + μ * V
これを離散化して以下の式を求める。
【００５０】
V = F/M + Vz - (μ/M) * Vz
なおフライホイールの質量M=M1+M2であるが、M1＞＞M2であるので、M=M1として考える。またμ=μ1である。
【００５１】
＜ステップ４＞
TINT_NEW = ConstA / V
以上の考え方をフローチャートに示すと図５のようになる。
【００５２】
ステップＳ１において、デュアルマスフライホイール付きクランクの回転速度V1を演算する。
【００５３】
ステップＳ２において、デュアルマスフライホイール付きのエンジンが発生するトルクFを推定する。
【００５４】
ステップＳ３において、デュアルマスフライホイールなしのエンジンのクランク回転速度Vを推定する。
【００５５】
ステップＳ４において、デュアルマスフライホイールなしの場合の時間TINT_NEWを演算する。
【００５６】
次に図６に基づいて本願の失火診断部２４について説明する。
【００５７】
失火診断部２４は、従来の失火診断部に加えてTINT_NEW算出部２４８を備えている。このTINT_NEW算出部２４８の具体的な処理は、図５のフローチャートの通りである。
【００５８】
このように、本願の失火診断部２４は、従来の失火診断部に加えてTINT_NEW算出部２４８を備えるだけで、デュアルマスフライホイールの場合であっても正確な失火診断を行うことができるようになったのである。そして、その従来装置に対する変更が小さく、安価なコストで実施可能である。
【００５９】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による失火検出装置の一実施形態を示すモデル図である。
【図２】ＴＩＮＴ＿ＮＥＷの演算概念について説明する図である。
【図３】デュアルマスフライホイールをモデル化した図である。
【図４】通常のフライホイールをモデル化した図である。
【図５】ＴＩＮＴ＿ＮＥＷの算出フローを示すフローチャートである。
【図６】本願の失火診断部２４について説明する図である。
【図７】従来装置の失火診断部を説明する図である。
【図８】失火検出部２４６の失火検出について説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  失火検出装置
１１  エンジン
１２  クランクシャフト
１３  フライホイール
１３ａ  メインフライホイール
１３ｂ  サブフライホイール
１３ｃ  バネ
１４  磁気ピックアップセンサ
１５  クランク角センサ
２０  ＥＣＭ
２１  波形整形回路
２２  位相検出回路
２３  タイマ
２４  失火診断部
２４１  診断許可領域判定部
２４２  失火領域判定部
２４３  ＴＩＮＴ演算部
２４４  失火パラメータ演算部
２４５  スレッシュホールド演算部
２４６  失火検出部
２４７  失火カウンタ処理部
２４８  TINT_NEW算出部
２５  失火判定部
【図１】
2006009649.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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