(57)【要約】      （修正有）【課題】クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低負荷・低回転速度時の失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時の失火の検出精度を向上させることができる失火検出装置を備えたエンジンユニットを提供すること。【解決手段】車両に設けられるエンジンユニットであって、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の間隔が、相対的に狭い低負荷・低回転領域と、広い高負荷・高回転領域とを有し、(ａ）クランク軸回転速度変動物理量取得器で取得された変動物理量の分布状態に基づいて悪路走行状態を判定する、または、（ｂ）クランク軸回転速度変動物理量を除く車両の走行状態に関する物理量を検出する車両走行状態検出器の検出結果に基づいて悪路走行状態を判定し、隣り合う裾の間隔が高負荷・高回転速度領域よりも狭い低負荷・低回転速度領域において、悪路走行判定器に基づいて内燃機関の失火の判定を中止する。【選択図】図１
2019085891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、車両に設けられる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において隣り合う裾の間隔が、負荷の増大に伴って広くなり、クランク軸回転速度の増大に伴って狭くなる傾向を有し、
前記車両の走行時におけるクランク軸回転速度及び負荷の範囲内において、前記隣り合う裾の間隔が相対的に 狭い低負荷・低回転速度領域と、前記隣り合う裾の間隔が相対的に広い高負荷・高回転速度領域とを有するように構成され、
前記失火検出装置は、
（ａ）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の分布状態に基づいて悪路走行状態を判定する、または、（ｂ）前記クランク軸回転速度変動物理量を除く車両の走行状態に関する物理量を検出する車両走行状態検出器を含み、前記車両走行状態検出器の検出結果に基づいて悪路走行状態を判定する、悪路走行判定器を更に含み、
少なくとも、前記隣り合う裾の間隔が前記高負荷・高回転速度領域よりも狭い前記低負荷・低回転速度領域において、前記悪路走行判定器の判定結果に基づいて前記内燃機関の失火の判定を中止する、
エンジンユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジンユニットであって、
前記内燃機関は、
前記高負荷・高回転速度領域において、前記隣り合う裾が互いに離れ、
前記低負荷・低回転速度領域において、前記隣り合う裾が互いに重なるか、又は前記隣り合う裾の間隔が前記高負荷・高回転速度領域における前記隣り合う裾の間隔よりも狭くなる
ように構成されている、エンジンユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエンジンユニットであって、
前記失火判定器は、前記クランク軸回転速度変動物理量の分布に対して、前記失火状態を判定するための失火判定領域を設定し、前記失火判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて、前記失火状態を判定し、
前記悪路走行判定器は、前記悪路走行状態を判定するための悪路判定領域と前記失火判定領域とが少なくとも部分的に重複するように、前記クランク軸回転速度変動物理量の分布に対して、前記悪路判定領域を設定し、前記悪路判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて、前記悪路走行状態を判定する、エンジンユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のエンジンユニットであって、
前記悪路走行判定器は、
前記悪路判定領域の少なくとも一部が、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ける２つのピークの間に含まれるように、前記悪路判定領域を設定し、
前記２つのピークの間において、正常時に係るピークから離れるほど、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布が小さくなる一方、失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布が大きくなる分布状態の相違を利用して、前記悪路判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて、前記悪路走行状態を判定する、エンジンユニット。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載のエンジンユニットを備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と失火検出装置とを備えたエンジンユニット、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低回転速度時だけでなく高回転速度時も失火を検出することができる内燃機関の失火検出装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
内燃機関では、クランク軸の低回転速度領域とクランク軸の高回転速度領域で失火発生後のクランク軸の回転速度の低下量が異なる。具体的には、高回転速度領域のクランク軸回転速度の低下の最下点の位置（クランク角度）は、低回転速度領域のクランク軸回転速度の低下の最下点の位置（クランク角度）より後方に位置する。また、高回転速度領域の最下点からのクランク軸回転速度の正常状態への復帰位置も、低回転速度領域の最下点からのクランク軸回転速度の正常状態への復帰位置より後方に位置する。従って、従来のように失火判定区間の位置（クランク角度）を固定したのでは、回転域によって最下点の位置が失火判定区間から外れてしまうことがある。また、失火判定区間の境界付近にずれてしまうことがある。これにより、クランク軸回転速度の変動の量の検出精度が低下するため、失火の検出精度が低下する。
【０００４】
そこで、特許文献１に開示されるように、全回転速度域にわたって高い失火検出精度を確保するために、失火判定区間の位置をクランク軸回転速度に応じて変化させることが提案されている。また、全回転速度域にわたって高い失火検出精度を確保するために、クランク軸回転速度の変動量の算出方法を工夫することが提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１２３３４号
【特許文献２】特開２０００−６４９０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高負荷・高回転速度領域での失火検出の精度を向上させることが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低負荷・低回転速度時の失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時の失火の検出精度を向上させることができる失火検出装置と内燃機関とを備えたエンジンユニット、及び車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らは、低負荷・低回転速度領域より高負荷・高回転速度領域の失火検出の精度を高める方法を検討する技術思想に基づいて検討を行った。その結果、本発明者らは、下記（ｉ）及び（ｉｉ）の知見を得た。
【０００９】
（ｉ）  内燃機関の慣性モーメントを小さくすると、低負荷・低回転速度領域よりも高負荷・高回転速度領域の失火検出の精度を高めることができる。具体的には、クランク軸のウェイトなどを変更することで、低負荷・低回転速度領域と高負荷・高回転速度領域の失火検出の精度の関係を変更することができる。
【００１０】
（ｉｉ）  しかしながら、内燃機関の慣性モーメントを小さくして、低負荷・低回転速度領域より高負荷・高回転速度領域の失火検出の精度を高めると、悪路走行時の低負荷・低回転速度領域の失火検出の精度が低下してしまう。
【００１１】
そこで、本発明者らは、低負荷・低回転速度領域より高負荷・高回転速度領域の失火検出の精度を高めた場合における悪路走行時の低負荷・低回転速度領域の失火検出の精度の低下について、詳細に検討を行なった。
【００１２】
先ず、高負荷・高回転速度領域の失火検出の精度の向上は、次のような現象であることが分かった。内燃機関の慣性モーメントを小さくすると、高負荷・高回転速度領域では、正常時（非失火時）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）の間隔が大きくなる。これにより、高負荷・高回転速度領域の失火検出の精度を向上できる。一方、内燃機関の慣性モーメントを小さくすると、低負荷・低回転速度領域では、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の間隔が小さくなり、裾に重なりが生じる場合がある。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、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において隣り合う裾の間隔が更に小さくなり、場合によっては、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る場合がある。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、低クランク軸回転速度領域の失火検出の精度が低下する。
【００１３】
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、それらを切り分ける方法を検討した。検討する中で、本発明者らは、失火時のデータの分布と比べて、悪路走行かつ正常時のデータの分布では、高さが低くなり、裾が大きくなるが、分布の中心は大きく異ならないことを見出した。そして、本発明者らは、（ａ）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重なっても、隣り合う領域の分布状態を比較することで、悪路走行時のデータを判別できることに想到した。これは、閾値と比較するという技術とは全く異なり、悪路走行かつ正常時のデータの分布の特徴から新たに見出した技術である。これにより、クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低負荷・低回転速度時の失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時の失火の検出精度を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明者らは、（ｂ）内燃機関の慣性モーメントを小さくして、高負荷・高回転速度領域の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の間隔を、低負荷・低回転速度領域の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の間隔より大きくし、かつ、クランク軸の回転速度の変動に基づいて失火の検出する技術と、クランク軸の回転速度変動を用いない悪路走行状態を検出する技術とを組み合わせることで、クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低負荷・低回転速度時の失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時の失火の検出精度を向上させることができることに想到した。なお、クランク軸の回転速度変動を用いない悪路走行状態を検出する技術としては、特に限定されず、従来公知の技術、例えば、特開２０１５−１３４５６８号公報、特開２０１５−９０１４１号公報、特開２００１−２８７６３４号公報、特開２００６−３４７３４０号公報、特表２００２−５２１２７２号公報等に開示された技術が採用可能である。
【００１５】
本発明は、このような知見に基づいて完成した発明である。
【００１６】
（１）本発明の一つの観点に係るエンジンユニットは、
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、車両に設けられる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において隣り合う裾の間隔が、負荷の増大に伴って広くなり、クランク軸回転速度の増大に伴って狭くなる傾向を有し、
前記車両の走行時におけるクランク軸回転速度及び負荷の範囲内において、前記隣り合う裾の間隔が相対的に狭い低負荷・低回転速度領域と、前記隣り合う裾の間隔が相対的に広い高負荷・高回転速度領域とを有するように構成され、
前記失火検出装置は、
（ａ）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の分布状態に基づいて悪路走行状態を判定する、または、（ｂ）前記クランク軸回転速度変動物理量を除く車両の走行状態に関する物理量を検出する車両走行状態検出器を含み、前記車両走行状態検出器の検出結果に基づいて悪路走行状態を判定する、悪路走行判定器を更に含み、
少なくとも、前記隣り合う裾の間隔が前記高負荷・高回転速度領域よりも狭い前記低負荷・低回転速度領域において、前記悪路走行判定器の判定結果に基づいて前記内燃機関の失火の判定を中止する、
エンジンユニット。
【００１７】
（１）のエンジンユニットにおいては、内燃機関が、車両の走行時におけるクランク軸回転速度及び負荷の範囲内において、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の間隔が広い高負荷・高回転速度領域を有するように構成されている。そのため、失火検出装置が、高負荷・高回転速度領域においてクランク軸回転速度変動物理量取得器により取得されるクランク軸回転速度変動物理量を、正常時におけるクランク軸回転速度変動物理量と、失火時におけるクランク軸回転速度変動物理量とに区別する精度を向上させることができる。その結果、高負荷・高回転速度領域での失火検出の精度を向上させることができる。
【００１８】
また、少なくとも低負荷・低回転速度領域では、上記（ａ）又は（ｂ）の悪路走行判定器が、悪路走行状態を判定し、失火検出装置は、悪路走行判定器の判定結果に基づいて、内燃機関の失火の判定を中止する。そのため、悪路走行が行われていない場合に、失火の判定が行われる。悪路走行が行われていない場合には、クランク軸回転速度の変動量の分布における裾の広がりが抑制されている。よって、失火検出装置は、クランク軸回転速度変動物理量取得器により取得されるクランク軸回転速度変動物理量を、正常時におけるクランク軸回転速度変動物理量と、失火時におけるクランク軸回転速度変動物理量とに区別する精度を確保できる。その結果、低負荷・低回転速度領域での失火検出の精度を確保できる。なお、低負荷・低回転速度領域及び高負荷・高回転速度領域以外の領域については、上記（ａ）又は（ｂ）の悪路走行判定器の判定結果に基づく前記内燃機関の失火判定の中止が適用されてもよく、適用されなくてもよい。内燃機関の特性に応じて、適用の有無が設定可能であり、これにより、失火の検出精度を確保する又は向上させることが可能である。
【００１９】
従って、低負荷・低回転速度時での失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時での失火の検出精度を向上させることができる。
【００２０】
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において隣り合う裾の間隔が、負荷の増大に伴って広くなり、クランク軸回転速度の増大に伴って狭くなる傾向を有する。当該傾向は、例えば、平坦路走行時又は台上試験時のクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて特定され得る。
【００２１】
内燃機関は、車両の走行時におけるクランク軸回転速度及び負荷の範囲内において、低負荷・低回転速度領域と、高負荷・高回転速度領域とを有するように構成されている。車両の走行時におけるクランク軸回転速度及び負荷の範囲は、車両又は内燃機関の仕様によって異なるので、各領域についての回転速度及び負荷は、必ずしも、特定の値又は範囲に限定されない。低負荷・低回転速度領域と高負荷・高回転速度領域とは、互いの相対的な関係により決定され得る。即ち、内燃機関が、車両の走行時におけるクランク軸回転速度及び負荷の範囲内において、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の要件を満たす２つの領域を有するように構成されている場合、前記２つの領域のうち、一方の領域が、高負荷・高回転速度領域に該当し、他方の領域が、低負荷・低回転速度領域に該当する。
（ｉ）前記一方の領域における負荷が、前記他方の領域における負荷よりも高い。
（ｉｉ）前記一方の領域における回転速度が、前記他方の領域における回転速度よりも高い。
（ｉｉｉ）前記一方の領域における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ける隣り合う裾の間隔が、前記他方の領域における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ける隣り合う裾の間隔よりも広い。
【００２２】
なお、隣り合う裾は、互いに重なっていてもよい。隣り合う裾が互いに重なる場合には、隣り合う裾の重なりが大きいほど、隣り合う裾の間隔が小さく、隣り合う裾の重なりが小さいほど、隣り合う裾の間隔が大きいと解釈される。隣り合う裾が互いに重なる場合における隣り合う裾の間隔は、隣り合う裾が互いに離れる場合における隣り合う裾の間隔よりも小さい。
【００２３】
（２）本発明の別の観点に係るエンジンユニットは、上記（１）のエンジンユニットであって、
前記内燃機関は、
前記高負荷・高回転速度領域において、前記隣り合う裾が互いに離れ、
前記低負荷・低回転速度領域において、前記隣り合う裾が互いに重なるか、又は前記隣り合う裾の間隔が前記高負荷・高回転速度領域における前記隣り合う裾の間隔よりも狭くなる
ように構成されているエンジンユニット。
【００２４】
（２）の構成によれば、失火検出装置が、内燃機関の負荷及びクランク軸回転速度が高負荷・高回転速度領域である時にクランク軸回転速度変動物理量取得器により取得されるクランク軸回転速度変動物理量を、正常時におけるクランク軸回転速度変動物理量と、失火時におけるクランク軸回転速度変動物理量とに区別する精度をより向上させることができる。その結果、高負荷・高回転速度領域での失火検出の精度をより向上させることができる。
【００２５】
なお、内燃機関は、
前記低負荷・低回転速度領域において、前記隣り合う裾が互いに重なり、
前記高負荷・高回転速度領域において、前記隣り合う裾の重なりが前記低負荷・低回転速度領域における前記隣り合う裾の重なりよりも小さいか、又は前記隣り合う裾が互いに離れる
ように構成されていてもよい。高負荷・高回転速度領域における隣り合う裾の間隔が、低負荷・低回転速度領域における隣り合う裾の間隔よりも広いので、失火検出装置が、クランク軸回転速度変動物理量を、正常時におけるクランク軸回転速度変動物理量と、失火時におけるクランク軸回転速度変動物理量とに区別する精度をより向上させることができる。その結果、高負荷・高回転速度領域での失火検出の精度をより向上させることができる。
【００２６】
また、内燃機関は、
前記高負荷・高回転速度領域において、前記隣り合う裾が互いに離れ、
前記低負荷・低回転速度領域において、前記隣り合う裾が互いに重なる
ように構成されていてもよい。失火検出装置が、高負荷・高回転速度領域である時にクランク軸回転速度変動物理量取得器により取得されるクランク軸回転速度変動物理量を、正常時におけるクランク軸回転速度変動物理量と、失火時におけるクランク軸回転速度変動物理量とに区別する精度をより向上させることができる。その結果、高負荷・高回転速度領域での失火検出の精度をより向上させることができる。
【００２７】
（３）  （１）又は（２）のエンジンユニットであって、
前記失火判定器は、前記クランク軸回転速度変動物理量の分布に対して、前記失火状態を判定するための失火判定領域を設定し、前記失火判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて、前記失火状態を判定し、
前記悪路走行判定器は、前記悪路走行状態を判定するための悪路判定領域と前記失火判定領域とが少なくとも部分的に重複するように、前記クランク軸回転速度変動物理量の分布に対して、前記悪路判定領域を設定し、前記悪路判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて、前記悪路走行状態を判定する、エンジンユニット。
【００２８】
（３）の構成によれば、悪路判定領域と失火判定領域とが少なくとも部分的に重複するように設定され、失火判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布状態に基づいて失火状態が判定され、悪路判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて悪路走行状態が判定される。そのため、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布と、失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布とが近くに生じる場合であっても、失火の検出精度をより確保できるように悪路判定領域と失火判定領域とを設定することができる。また、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布と、失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布とが離れて生じる場合には、失火の検出精度をより向上できるように悪路判定領域と失火判定領域とを設定することができる。
【００２９】
失火判定領域及び悪路判定領域は、部分的に重複してもよく、全体的に重複してもよい。失火判定領域及び悪路判定領域は、例えば、両領域が、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を含まず且つ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を含むように、少なくとも部分的に互いに重なり合う。失火状態の判定は、例えば、失火判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布の大きさに基づいて行われる。クランク軸回転速度変動物理量の分布の大きさは、例えば、クランク軸回転速度変動物理量の出現回数（データ数）に相当する。失火判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の出現回数（データ数）がカウントされることにより、分布の大きさに基づく失火状態が判定可能である。悪路走行状態を判定する手法は、失火状態を判定する手法と異なることが好ましい。悪路判定領域と失火判定領域とが少なくとも部分的に重複するように設定される状況下において、悪路走行状態と失火状態とを区別する精度を高めることが可能になる。悪路走行状態を判定する手法に関して、失火状態を判定する手法と異なる手法としては、領域全体に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布の大きさ（出現回数、データ数）に基づいて判定を行う手法以外の手法が挙げられる。そのような手法としては、例えば、下記（４）のエンジンユニットに係る手法が挙げられる。
【００３０】
（４）  本発明の別の観点に係るエンジンユニットは、（３）のエンジンユニットであって、
前記悪路走行判定器は、
前記悪路判定領域の少なくとも一部が、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ける２つのピークの間に含まれるように、前記悪路判定領域を設定し、
前記２つのピークの間において、正常時に係るピークから離れるほど、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布が小さくなる一方、失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布が大きくなる分布状態の相違を利用して、前記悪路判定領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布に基づいて、前記悪路走行状態を判定する、エンジンユニット。
【００３１】
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は、２つのピークを有する。一方のピークは、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である。他方のピークは、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である。２つのピークは、間隔を空けて生じる。各分布は、対応するピークを中心又は実質的に中心として、当該ピークから離れるほど、クランク軸回転速度変動物理量の出現頻度が低下する傾向を示す。各分布は、正規分布又は実質的に正規分布を示す。そのため、２つのピーク間においては、正常時に係るピークから離れるほど、正常時のクランク軸回転速度変動物理量の分布（出現頻度）が小さくなる一方、失火時のクランク軸回転速度変動物理量の分布（出現頻度）が大きくなる。（４）の構成では、このような正常時と失火時との分布状態の相違を利用して、悪路走行状態を判定する。これにより、悪路判定領域と失火判定領域とが少なくとも部分的に重複するように設定される状況下において、悪路走行状態と失火状態とを区別する精度を高めることができる。結果として、失火検出精度を高めることができる。具体的な手法としては、例えば、悪路判定領域を、２つの領域の境界が２つのピークの間に位置するように、２つの領域に区画し、各領域に含まれるクランク軸回転速度変動物理量の分布の大きさを対比することにより、悪路走行状態を判定する手法が挙げられる。
【００３２】
（５）  本発明の別の観点に係る車両は、（１）〜（４）のいずれか１のエンジンユニットを備える車両である。
【００３３】
（５）の構成によれば、クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低負荷・低回転速度時の失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時の失火の検出精度を向上させることができる。
【００３４】
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。
本明細書中で使用される場合、用語「含む、備える（including）」「含む、備える（comprising）」または「有する（having）」およびその変形の使用は、記載された特徴、工程、操作、要素、成分および/またはそれらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および/またはそれらのグループのうちの１つまたは複数を含むことができる。
本明細書中で使用される場合、用語「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」および/またはそれらの等価物は広く使用され、直接的および間接的な取り付け、接続および結合の両方を包含する。さらに、「接続された」および「結合された」は、物理的または機械的な接続または結合に限定されず、直接的または間接的な電気的接続または結合を含むことができる。
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、技術および工程の数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。
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。
【００３５】
エンジンユニットは、内燃機関及び失火検出装置を備え、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。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、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。
車両は、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。車両としては、特に限定されず、例えば、四輪自動車、鞍乗型車両などが挙げられる。四輪自動車は、例えば、車室を有する。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。
【００３６】
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、等間隔爆発型であってもよく、不等間隔爆発型であってもよい。
【００３７】
高負荷・高回転速度領域に対応する回転速度は、具体的には、特に限定されない。高負荷・高回転速度領域は、例えば、回転速度が６０００ｒｐｍ以上の領域に位置していてもよく、回転速度が８０００ｒｐｍ以上の領域に位置していてもよく、回転速度が９０００ｒｐｍ以上の領域に位置していてもよく、回転速度が１００００ｒｐｍ以上の領域に位置していてもよい。この場合、低負荷・低回転速度領域は、回転速度が高負荷・高回転速度領域の回転速度よりも低い領域に位置する。
高負荷・高回転速度領域及び低負荷・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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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化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。クランク軸回転速度変動物理量は、クランク軸の回転速度の変動量と相関関係を有する変動量が生じるように、クランク軸の回転速度の変動に応じて変動する。失火時のクランク軸の回転速度は、正常時のクランク軸の回転速度よりも低いので、クランク軸回転速度変動物理量がクランク軸の回転速度の変動量と正の相関関係を有する場合、失火時のクランク軸回転速度変動物理量も、正常時のクランク軸回転速度変動物理量よりも低い。クランク軸回転速度変動物理量がクランク軸の回転速度の変動量と負の相関関係を有する場合、失火時のクランク軸回転速度変動物理量は、正常時のクランク軸回転速度変動物理量よりも高い。このように、上述した相関関係は、正であってもよく、負であってもよい。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自体であってもよく、クランク軸の回転速度から又はクランク軸の回転速度に基づいて取得される値であってもよい。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無い。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。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低負荷・低回転速度時の失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時の失火の検出精度を向上させることができる失火検出装置と内燃機関とを備えたエンジンユニット及び車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は、実施形態に係るエンジンユニット、及び該エンジンユニットを備える車両の内部構成を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すエンジンユニットが備える内燃機関に関するクランク軸回転速度の変動量の分布を示す説明図である。
【図２】図１（ａ）に示すエンジンユニットが備える内燃機関に係る電気的構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】図１（ａ）に示すエンジンユニットが備える失火検出装置により実行される失火検出処理を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係るクランク軸回転速度変動物理量についての説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、悪路走行判定処理及び失火判定処理についての説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、悪路走行判定処理及び失火判定処理についての説明図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、悪路走行判定処理及び失火判定処理についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４４】
図１（ａ）は、実施形態に係るエンジンユニット、及び該エンジンユニットを備える車両の内部構成を模式的に示す説明図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すエンジンユニットが備える内燃機関に関するクランク軸回転速度の変動量の分布を示す説明図である。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、車両１は、四輪自動車である。車両は、上述したように、四輪自動車に限定されず、例えば、自動二輪車であってもよい。車両１は、エンジンユニット５を備える。エンジンユニット５は、内燃機関２と、ＥＣＵ２０（失火検出装置）とを備える。
【００４６】
内燃機関２は、等爆４気筒エンジンである。内燃機関は、上述したように、等爆エンジンに限定されず、不等爆エンジンであってもよい。気筒数は、特に限定されない。図中では、１つの気筒のみを示している。
【００４７】
内燃機関２は、クランク軸１５と、クランク角信号出力器１０とを備える。クランク角信号出力器１０は、クランク軸１５の回転に応じて、所定のクランク角度毎に、クランク軸１５と共に回転する回転体（図示せず）を検出して、信号をＥＣＵ２０へ出力するように構成されている。所定のクランク角度は、実施形態では、３０ＣＡＤ（Ｃｒａｎｋ  Ａｎｇｌｅ  Ｄｅｇｒｅｅｓ）である。所定のクランク角度は、特に限定されず、例えば、１５ＣＡＤであってもよい。
【００４８】
内燃機関２は、クランク軸１５の慣性モーメントが小さくなるように構成されている。そのため、高負荷・高回転速度領域ＨＨ（図１（ｂ）の右上グラフ参照）において、平坦路における正常時（非失火時）のクランク軸回転速度変動物理量ＤＯＭＧ（以下、変動物理量ＤＯＭＧともいう）の分布Ｅと、平坦路における失火時の変動物理量ＤＯＭＧの分布Ｍとが、隣り合う裾Ｅｔ、Ｍｔが互いに離れるように生じる。分布Ｅの裾Ｅｔと、分布Ｍの裾Ｍｔとの間に、間隔Ｇａが確保されている。その結果、内燃機関２では、エンジン自体の特性として、高負荷・高回転速度領域における失火の検出性が向上している。内燃機関２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。なお、変動物理量ＤＯＭＧは、クランク軸回転速度変動物理量の一例である。変動物理量ＤＯＭＧについては、後述する。
【００４９】
上述したように、内燃機関２は、高負荷・高回転速度領域ＨＨにおける失火の検出性を確保するためにクランク軸１５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１５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（図１（ｂ）の左下グラフ参照）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の裾Ｅｔと、分布Ｍの裾Ｍｔとの間に、間隔Ｇａが無い。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が低下する。低負荷・低回転速度領域ＬＬにおいては、悪路走行状態と失火との区別が困難である。
【００５０】
このように、内燃機関２は、図１（ｂ）に示すように、車両１の走行時におけるクランク軸回転速度（図中、横軸）及び負荷（図中、縦軸）の範囲内において、隣り合う裾Ｅｔ、Ｍｔの間隔Ｇａが相対的に狭い低負荷・低回転速度領域ＬＬと、隣り合う裾Ｅｔ、Ｍｔの間隔Ｇａが相対的に広い高負荷・高回転速度領域ＨＨとを有するように構成されている。また、隣り合う裾Ｅｔ、Ｍｔの間隔Ｇａは、負荷の増大に伴って広くなり、クランク軸回転速度の増大に伴って狭くなる傾向を有している。なお、クランク軸１５の慣性モーメントを小さくするための手法としては、特に限定されず、クランク軸１５に設けられる又は作用するウェイトの調整等の従来公知の手法が採用可能である。
【００５１】
図１（ａ）に示すように、ＥＣＵ２０は、クランク軸回転速度変動物理量取得器２２と、失火判定器２４と、悪路走行判定器２６とを備える。
【００５２】
クランク軸回転速度変動物理量取得器２２は、クランク軸１５が所定のクランク角度回転する毎にクランク角信号出力器１０から出力される信号を受信し、当該信号に基づいて、変動物理量ＤＯＭＧを取得する。
【００５３】
悪路走行判定器２６は、車両１が悪路走行状態であるか否かを判定する。悪路走行判定器２６は、下記（ａ）又は（ｂ）のいずれの構成を採用することが可能である。
（ａ）  悪路走行判定器２６は、クランク軸回転速度変動物理量取得器２２で取得された変動物理量ＤＯＭＧの分布状態に基づいて悪路走行状態を判定するように構成されていてもよい。
（ｂ）  悪路走行判定器２６は、クランク軸回転速度変動物理量（変動物理量ＤＯＭＧ等）を除く車両１の走行状態に関する物理量を検出する車両走行状態検出器２８を含み、車両走行状態検出器２８の検出結果に基づいて悪路走行状態を判定するように構成されていてもよい。
なお、本実施形態についての以下の説明では、悪路走行判定器２６が上記（ａ）の構成を採用している場合について説明する。
【００５４】
失火判定器２４は、クランク軸回転速度変動物理量取得器２２で取得された変動物理量ＤＯＭＧに基づいて内燃機関２の失火状態を判定するように構成されている。さらに、失火判定器２４は、少なくとも低負荷・低回転速度領域ＬＬにおいて、悪路走行判定器２６の判定結果に基づいて、内燃機関２による失火判定を中止するように構成されている。具体的に、本実施形態では、失火判定器２４は、高負荷領域において、悪路走行判定器２６の判定結果に基づく失火判定の中止を行わず、高負荷領域以外の領域では、悪路走行判定器２６の判定結果に基づいて、内燃機関２による失火判定を中止する。なお、失火判定器２４は、全領域において、悪路走行判定器２６の判定結果に基づいて、内燃機関２による失火判定を中止するように構成されていてもよい。
【００５５】
図２は、図１（ａ）に示すエンジンユニットが備える内燃機関に係る電気的構成を模式的に示すブロック図である。
【００５６】
内燃機関２は、上述した構成に加えて、さらに、吸気管２１２と、吸気管圧力センサ２１３と、基準位置センサ２１６と、排ガスセンサ２１７と、水温センサ２１８とを備える。
【００５７】
吸気管２１２は、エアクリーナ（図示せず）から導入された空気を燃焼室２１１内に導く。吸気管圧力センサ２１３は、吸気管２１２内の圧力を検出し、信号をＥＣＵ２０へ出力するように構成されている。基準位置センサ２１６は、カム軸（図示せず）の回転に応じて、基準として定められた一つの気筒の基準位置（例えば圧縮上死点）毎に信号をＥＣＵ２０へ出力するように構成されている。吸気バルブ２１０ａ及び排気バルブ２１０ｂは、カム軸の回転に伴って開閉する。排ガスセンサ２１７は、排気管２２２を通る排ガスの成分を検出する。水温センサ２１８は、冷却水の温度を検出し、信号をＥＣＵ２０へ出力するように構成されている。
【００５８】
ＥＣＵ２０は、吸気管圧力センサ２１３、クランク角信号出力器１０、基準位置センサ２１６、排ガスセンサ２１７、水温センサ２１８等のセンサから出力される信号に基づいて、インジェクタ２１９、点火コイル２２０、点火プラグ２２１等を制御するように構成されている。
【００５９】
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ２０ａ、ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃ及び入出力ポート２０ｄを備えている。ＲＯＭ２０ｂは、制御プログラム及び演算に必要なデータを記憶している。ＲＡＭ２０ｃは、ＣＰＵ２０ａの動作中にデータを一時的に記憶する。ＣＰＵ２０ａは、ＲＯＭ２０ｂから制御プラグラム及びデータを適宜読み出し、演算処理・制御処理を実行する。入出力ポート２０ｄは、信号の入出力を行う。さらに、ＥＣＵ２０には、警告ランプ３０が接続されている。ＣＰＵ２０ａは、制御プログラムを実行することにより、図１に示すクランク軸回転速度変動物理量取得器２２、失火判定器２４、悪路走行判定器２６、車両走行状態検出器２８として機能する。
【００６０】
図３は、図１（ａ）に示すエンジンユニットが備えるＥＣＵ２０（失火検出装置）により実行される失火検出処理を示すフローチャートである。失火検出処理は、内燃機関２において所定のクランク角度でクランク角信号出力器１０から信号が出力される毎に割り込み処理されることにより実行される。
【００６１】
先ず、ステップＳ１１０において、ＣＰＵ２０ａは、クランク角信号出力器１０から信号が出力された時刻Ｔ０を取得する。Ｔ０は、今回の割り込み時刻である。ＣＰＵ２０ａは、取得された時刻Ｔ０を、ＲＡＭ２０ｃに記憶する。
【００６２】
次に、ステップＳ１２０において、ＣＰＵ２０ａは、クランク軸１５が特定クランク角度に達したか否かを判別する。特定クランク角度は、後述するステップＳ１３０においてクランク軸回転速度変動物理量を取得するためのタイミングとして設定されている。１サイクル（７２０ＣＡＤ）において、１つの特定クランク角度が設定されてもよく、互いに異なる複数の特定クランク角度が設定されてもよい。内燃機関２が複数の気筒を有する場合、全気筒に共通で特定クランク角度が設定されてもよく、気筒ごとに特定クランク角度が設定されてもよい。特定クランク角度は、例えば、各気筒の圧縮上死点に対応するクランク角度であってもよく、各気筒の圧縮上死点に対応するクランク角度に所定クランク角度が加えられた値であってもよい。特定クランク角度は、７２０ＣＡＤ（１サイクルのクランク角度）／気筒数により得られるクランク角度ごとに間隔を空けて気筒ごとに設定されてもよい。また、ステップＳ１２０の処理は、クランク角信号出力器１０から出力される信号に基づいて行われてもよく、基準位置センサ２１６から出力される信号に基づいて行われてもよく、クランク角信号出力器１０及び基準位置センサ２１６から出力される信号に基づいて行われてもよい。
【００６３】
ステップＳ１２０において、クランク軸１５が特定クランク軸に達していないと判別された場合、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ２４０に進める。クランク軸１５が特定クランク軸に達したと判別された場合、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ１３０に進める。
【００６４】
次に、ステップ２４０において、ＣＰＵ２０ａは、ＲＡＭ２０ｃに記憶された各時刻のデータを更新する。これにより、ＲＡＭ２０ｃにおいて、Ｔ０は、Ｔ−３０に変更される。Ｔ−３０、Ｔ−６０、Ｔ−９０…も、Ｔ−６０、Ｔ−９０、Ｔ−１２０…に変更される。なお、下付き数字は、データが取得された時点から回転したクランク角度を示す。本フローチャートの処理が終了し、次に本フローチャートが開始され、ステップＳ１１０が実行されることにより、ＲＡＭ２０ｃには、Ｔ０、Ｔ−３０、Ｔ−６０、Ｔ−９０、…の時刻のデータが記憶される。ステップＳ２４０の処理後、ＣＰＵ２０ａは、本サブルーチンを終了する。
【００６５】
ステップＳ１３０において、ＣＰＵ２０ａは、ＲＡＭ２０ｃに記憶されたＴ０、Ｔ−３０、Ｔ−６０、Ｔ−９０、…の時刻のデータに基づいて、変動物理量ＤＯＭＧを取得する。ステップＳ１３０において、ＣＰＵ２０ａは、クランク角信号出力器１０の信号に基づいてクランク軸１５の回転速度の変動量に関する物理量を取得するクランク軸回転速度変動物理量取得器２２として機能する。
【００６６】
変動物理量ＤＯＭＧは、例えば、以下の式に基づいて気筒ごとに求められる。
【数１】
2019085891.tif 000003
上式中、＃は、気筒番号を示す。
【００６７】
図４を参照して、実施形態に係る変動物理量ＤＯＭＧについて説明する。図４は、変動物理量ＤＯＭＧの取得についての説明図である。図４では、第１気筒に係る変動物理量ＤＯＭＧ１Ｃが例として挙げられている。なお、本実施形態における気筒番号は、ピストンが圧縮上死点に到達する気筒の順に付されている。第１気筒の圧縮上死点は、０ＣＡＤである。なお、第２〜第４気筒の圧縮上死点は、図示されていないが、それぞれ１８０ＣＡＤ、３６０ＣＡＤ、５４０ＣＡＤである。横軸は、クランク角度を示す。縦軸は、クランク軸１５の回転速度の変動を模式的に示している。実線は、正常時におけるクランク軸１５の回転速度の変動を示している。破線は、対応する気筒（図中では第１気筒）の失火時におけるクランク軸１５の回転速度の変動を示している。
【００６８】
図４に示す例では、クランク軸１５が２７０ＣＡＤに位置している（Ｔ０）。即ち、変動物理量ＤＯＭＧ１Ｃに関して、ステップＳ１２０に係る特定クランク角度は、２７０ＣＡＤである。本実施形態において、特定クランク角度は、圧縮上死点に対応するクランク角度（０ＣＡＤ）に、所定のクランク角度（２７０ＣＡＤ）が加えられた値である。クランク角度が２７０ＣＡＤである時に、ＣＰＵ２０ａは、ステップＳ１４０を実行し、上式に基づいて、変動物理量ＤＯＭＧ１Ｃを取得する。第２気筒〜第４気筒に係る変動物理量ＤＯＭＧ２Ｃ、ＤＯＭＧ３Ｃ、ＤＯＭＧ４Ｃについても、特定クランク角度が個別に設定されており、上述した変動物理量ＤＯＭＧ１Ｃと同様に取得される。
【００６９】
図４に示されるように、対応する気筒の失火時におけるクランク軸１５の回転速度（破線）は、同じ気筒の正常時におけるクランク軸１５の回転速度（実線）よりも低い。ＯＭＧ＃Ｃに対応するクランク角度の範囲（９０〜２７０ＣＡＤ）は、ＯＭＧ＃Ｃに対応する気筒の圧縮上死点（０ＣＡＤ）から、内燃機関２において次に到来する圧縮上死点（１８０ＣＡＤ）までの区間と重複するように設定されている。また、ＯＭＧ＃Ｃに対応するクランク角度の範囲（９０〜２７０ＣＡＤ）は、少なくとも部分的に膨張行程（０〜１８０ＣＡＤ）と重複している。本実施形態において、失火時におけるＯＭＧ＃Ｃは、正常時におけるＯＭＧ＃Ｃよりも小さくなる。一方、ＯＭＧ＃Ｃ’に対応するクランク角度の範囲は、当該圧縮上死点（ＯＣＡＤ）での失火による影響を受けないように、当該圧縮上死点より前に設定されている。従って、ＯＭＧ＃ＣとＯＭＧ＃Ｃ’との差を得ることにより、正常時と失火時とのクランク軸の回転速度の差が反映された変動物理量ＤＯＭＧが得られる。結果として、失火時における変動物理量ＤＯＭＧは、正常時における変動物理量ＤＯＭＧと異なる値になる。本実施形態において、ステップＳ１３０において取得された変動物理量ＤＯＭＧは、ＲＡＭ２０ｃに、対応する気筒に関連付けて記憶される。
【００７０】
次に、ステップＳ１４０において、ＣＰＵ２０ａは、各センサから出力される信号に基づいて、現時点の運転状態を検出する。運転状態には、少なくとも、クランク軸１５の回転速度と、吸気管圧力とが含まれる。本実施形態では、吸気管圧力により、内燃機関２の負荷が検出される。
【００７１】
次に、ステップＳ１７０において、ＣＰＵ２０ａは、ステップＳ１４０で検出された運転状態に基づいて、後述する悪路走行判定を行うか否かを判断する。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、内燃機関２は、高負荷領域において隣り合う裾Ｅｔ、Ｍｔの間隔Ｇａが広く確保されるように構成されているので、高負荷領域では、悪路走行判定が行われない。その一方で、高負荷領域以外の領域では、悪路走行判定が行われる。悪路走行判定が行われる場合、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ１８０に進める。悪路走行判定が行われない場合、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ２１０に進める。
【００７２】
ステップＳ１８０において、ＣＰＵ２０ａは、悪路走行判定処理を行う。この時、ＣＰＵ２０ａは、悪路走行判定器２６として機能する。本実施形態では、ＣＰＵ２０ａは、クランク軸回転速度変動物理量取得器２２により得られたクランク軸回転速度変動物理量の分布状態に基づいて悪路走行状態を判定する。悪路走行判定処理については、後述する。ステップＳ１８０の後、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ１９０に進める。
【００７３】
ステップＳ１９０において、ＣＰＵ２０ａは、悪路走行判定処理の結果に基づいて、車両１が悪路走行状態であるか否かを判定する。車両１が悪路走行状態であると判定された場合、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ２４０に進める。ステップＳ２４０の処理は、上述した通りである。ステップＳ２４０の後、本サブルーチンを終了する。従って、車両１が悪路走行状態であると判定された場合、後述するステップＳ２１０の処理（失火判定処理）は行われない。一方、車両１が悪路走行状態ではないと判定された場合、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ２１０に進める。
【００７４】
なお、本実施形態では、車両１が悪路走行状態であると判定された場合、悪路走行状態の報知は実行されない。但し、悪路走行状態の報知は、実行されてもよい。悪路走行状態の報知が実行される場合、悪路走行状態を報知する態様は、特に限定されない。例えば、ＣＰＵ２０ａは、車両１が悪路走行状態であることを示す所定のパターンで、警告ランプ３０を点灯させてもよい。報知態様は、この例に限定されず、視覚的な報知としては、例えば、表示装置による文字又は記号等による報知が挙げられる。報知は、音声等によって聴覚に対して行われてもよく、振動等によって触覚に対して行われてもよい。
【００７５】
ステップＳ２１０において、ＣＰＵ２０ａは、クランク軸回転速度変動物理量取得器２２で取得されたクランク軸回転速度変動物理量に基づいて、内燃機関２の失火状態を判定する。この時、ＣＰＵ２０ａは、失火判定器２４として機能する。失火判定処理については、後述する。ステップＳ２１０の後、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ２２０に進める。
【００７６】
ステップＳ２２０において、ＣＰＵ２０ａは、失火判定処理の結果に基づいて、失火していると判定した場合、処理をステップＳ２３０に進める。失火していないと判定した場合、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ２４０に進める。ステップＳ２４０の後、本サブルーチンを終了する。
【００７７】
ステップＳ２３０において、ＣＰＵ２０ａは、失火を報知するための処理を行う。失火を報知する態様は、特に限定されない。本実施形態では、ＣＰＵ２０ａは、失火を示す所定のパターンで、警告ランプ３０を点灯させる。報知態様としては、上で例示した悪路走行状態の報知と同じように、各種の報知が採用され得る。その後、ＣＰＵ２０ａは、処理をステップＳ２４０に進める。ステップＳ２４０の後、本サブルーチンを終了する。
【００７８】
次に、悪路走行判定処理、及び失火判定処理について、図５を参照して説明する。
【００７９】
悪路走行判定処理、及び失火判定処理では、失火検出処理（図３）のステップＳ１３０が繰り返し実行されることによって取得され、ＲＡＭ２０ｃに記憶された複数の変動物理量ＤＯＭＧが用いられる。
【００８０】
図５（ａ）は、変動量の分布について説明するための図である。平坦路における正常時（非失火時）の変動量の分布Ｅと、悪路における正常時の変動量の分布Ｒとは、正規分布又は実質的に正規分布である。分布Ｅ、Ｒは、共通又は実質的に共通のピークＸｎを有する。横軸は、ピークＸｎを基準（０）とした回転速度変動物理量を示す。縦軸は、当該回転速度変動物理量の出現頻度（データの数）を示す。悪路における変動量は、平坦路における変動量よりも、大きなバラツキを有する。そのため、分布Ｒは、分布Ｅと比べて、より広い裾を有し、より低いピークを有する。平坦路における失火時の変動量の分布Ｍは、正規分布又は実質的に正規分布であり、ピークＸｓを有する。図５（ａ）に示す例では、分布Ｍは、分布Ｅと比べて、より狭い裾を有し、より低いピークを有する。正常時に係る分布Ｅ、Ｒと、失火時に係る分布Ｍとは、ピークＸｎ、Ｘｓとの間において、以下に述べるように、異なる傾向を示す。即ち、図５（ａ）に示すように、正常時に係る分布Ｅ、Ｒは、それぞれ、ピークＸｎを中心又は実質的に中心とした山のような形状を有する。一方、失火時に係る分布Ｍは、ピークＸｓを中心又は実質的に中心とした山のような形状を有する。２つのピークＸｎ、Ｘｓは、間隔を空けて生じる。そのため、変動物理量ＤＯＭＧの分布（図５（ａ）参照）において、２つのピークＸｎ、Ｘｓの間では、ピークＸｎから離れるほど、正常時に係る分布Ｅ、Ｒが低くなる傾向を示す一方、失火時に係る分布Ｍが高くなる傾向を示す。本実施形態では、これらの傾向の相違を利用することにより、後述する悪路判定処理が行われる。
【００８１】
悪路判定領域（ＡＲ１及びＡＲ２）は、第一領域ＡＲ１と第二領域ＡＲ２とからなり、悪路走行判定処理（図３のステップＳ１８０）において用いられる。失火判定領域ＡＲ３は、失火判定処理（図３のステップＳ２１０）において用いられる。悪路判定領域（ＡＲ１及びＡＲ２）と、失火判定領域ＡＲ３とは、互いに、少なくとも部分的に重なり合うように設定される。
【００８２】
悪路判定領域（ＡＲ１及びＡＲ２）の下限値Ｐは、２つのピークＸｎ、Ｘｓの間に設定される。失火判定領域ＡＲ３の下限値Ｔは、２つのピークＸｎ、Ｘｓの間に設定される。下限値Ｐ、Ｔは、分布Ｅと分布Ｍとを区別することができるように設定される。下限値Ｐ，Ｔは、分布Ｅ、Ｍとの重なりが生じない又は実質的に生じない位置に設定される。下限値Ｐ、Ｔは、分布Ｅ、Ｍとの重なりがなるべく小さくなるように設定される。本実施形態では、下限値Ｐ、Ｔは同じ値である。第一領域ＡＲ１と第二領域ＡＲ２とは連続するように設定される。第一領域ＡＲ１と第二領域ＡＲ２との境界値Ｑは、境界値ＱとピークＸｓとの距離（差）が、下限値ＰとピークＸｓとの距離よりも小さくなるように設定される。悪路判定領域（ＡＲ１及びＡＲ２）及び失火判定領域（ＡＲ３）は、上限値を有していない。
【００８３】
図５（ｂ）は、平坦路における変動量の分布の一例を示す。悪路走行判定処理（図３のステップＳ１８０）では、第一領域ＡＲ１内の分布の大きさと、第二領域ＡＲ２内の分布の大きさとが対比される。具体的に、ＣＰＵ２０ａは、第一領域ＡＲ１に含まれるデータ数と、第二領域ＡＲ２に含まれるデータ数とをカウントし、第一領域ＡＲ１のカウンタ値と、第二領域ＡＲ２のカウンタ値とを比較する。第一領域ＡＲ１内の分布が第二領域ＡＲ２内の分布より大きい場合（第一領域ＡＲ１のカウンタ値が第二領域ＡＲ２のカウンタ値より大きい場合）、ＣＰＵ２０ａは、車両１が悪路走行状態であると判定する。領域ＡＲ２の分布が領域ＡＲ１の分布より大きい場合、ＣＰＵ２０ａは、車両１が悪路走行状態ではないと判定する。図５（ｂ）に示す例では、車両１が悪路走行状態ではないと判定される。
【００８４】
失火判定処理（図３のステップＳ２１０）では、失火判定領域ＡＲ３の分布の大きさに基づいて失火の有無が判定される。具体的に、ＣＰＵ２０ａは、失火判定領域ＡＲ３に含まれるデータ数をカウントし、失火判定領域ＡＲ３のカウンタ値に基づいて失火の有無を判定する。失火判定の手法は、特に限定されない。例えば、失火判定領域ＡＲ３のカウンタ値、又は全体のデータ数に対するカウンタ値の割合が、所定値以上である場合に、失火が発生していると判定される。図５（ｂ）に示す例では、失火が発生していると判定される。失火判定処理で用いられるクランク軸回転速度変動物理量は、必ずしも、悪路判定処理で用いられたクランク軸回転速度変動物理量と同じである必要はない。例えば、悪路判定処理において変動物理量ＤＯＭＧが用いられた場合において、失火判定処理では、クランク軸回転速度変動物理量として、変動物理量ＤＯＭＧに演算処理（例えば、指数移動平均処理）が実施された値が用いられてもよい。
【００８５】
図５（ｃ）は、悪路における変動量の分布の一例を示す。図５（ｃ）に示す例では、悪路に係る分布Ｒの一部が、悪路判定領域ＡＲ１に含まれている。悪路判定領域ＡＲ２には、分布Ｒが含まれていない。結果として、悪路判定領域ＡＲ１内の分布が領域ＡＲ２内の分布より大きい。そのため、悪路走行判定処理（図３のステップＳ１８０）では、車両１が悪路走行状態であると判定される。本実施形態では、車両１が悪路判定状態であると判定された場合、失火判定処理が行われない。なお、失火検出装置は、車両が悪路判定状態であると判定された場合に、失火判定処理が行われ、その失火判定処理において、失火が生じていないと判定されるように構成されていてもよい。
【００８６】
次に、悪路走行判定処理、及び失火判定処理の他の一例について、図６を参照して説明する。図６（ａ）、（ｂ）では、図５（ａ）〜（ｃ）と同様の構成及び要素に対して、図５（ａ）〜（ｃ）と同じ符号が付されている。以下の説明では、図５（ａ）〜（ｃ）と異なる点について説明する。
【００８７】
図６に示す例では、図６（ａ）に示すように、悪路判定領域（ＡＲ１及びＡＲ２）が、上限値Ｓを有している。境界値Ｑと上限値Ｓとの間が、第二領域ＡＲ２である。上限値Ｓは、例えば、下限値ＰとピークＸｓとの距離（差）と、上限値ＳとピークＸｓとの距離（差）とが同じ又は実質的に同じになるように設定される。第二領域ＡＲ２は、ピークＸｓを含み、領域ＡＲ１よりも広い。
【００８８】
図６（ｂ）は、悪路における変動量の分布の一例を示す。図６（ｂ）に係る悪路における変動量の分布Ｒ’は、分布Ｒと比べて、より広い裾を有し、より低いピークを有する。即ち、分布Ｒ’に係る悪路は、分布Ｒと比べて、回転速度の変動量の分布に、より大きなバラツキが生じるような路面性状を有する。結果として、図６（ｂ）に示す例では、悪路判定領域（ＡＲ１及びＡＲ２）に含まれる分布が、図６（ａ）に示す例と比べて、より大きくなっている。
【００８９】
図６（ｂ）に示す例では、上限値Ｓより大きい値に対応する領域に位置する分布Ｒ’’が、第二領域ＡＲ２に含まれないので、第二領域ＡＲ２内の分布が小さくなる。そのため、車両１が、回転速度の変動量の分布に大きなバラツキが生じるような表面性状の悪路を走行している場合に、第一領域ＡＲ１内の分布が第二領域ＡＲ２内の分布よりも大きくなり易い。その結果、悪路走行状態についての検出精度を向上させることが可能になる。なお、失火判定領域ＡＲ３が、上限値を有していてもよい。
【００９０】
次に、悪路走行判定処理、及び失火判定処理の他の一例について、図７を参照して説明する。図７（ａ）、（ｂ）では、図５（ａ）〜（ｃ）と同様の構成及び要素に対して、図５（ａ）〜（ｃ）と同じ符号が付されている。以下の説明では、図５（ａ）〜（ｃ）と異なる点について説明する。
【００９１】
図７（ａ）に示す例では、失火判定領域の下限値Ｔは、図５及び図６に示す例と同様に設定される一方、悪路判定領域の下限値Ｐが、図５及び図６に示す例と比べて、小さく設定されている。その結果、図７（ａ）に示す例では、第一領域ＡＲ１が広く確保されている。そのため、悪路走行判定処理において、第一領域ＡＲ１内の分布が、第二領域ＡＲ２内の分布よりも大きくなり易い。その結果、悪路走行状態についての検出精度を向上させることが可能になる。
【００９２】
図７（ｂ）に示す例では、分布Ｅ、ＭのピークＸｎ、Ｘｓ間の距離が小さい。ピークＸｎ、Ｘｓ間の距離は、例えば、車両１の仕様、車両１の走行状態（負荷及び回転速度）、路面性状によって変化する。そのため、図７（ｂ）に示すように、ピークＸｎ、Ｘｓ間の距離が小さくなる場合がある。このような狭いピーク間距離に対応するために、図７（ｂ）に示す例では、下限値Ｐ、Ｔが小さく設定されている。具体的に、下限値Ｐ、Ｔの両方が、図５及び図６に示す例と比べて、小さく設定されている。結果として、領域ＡＲ１が、図７（ａ）より狭くなっている。しかし、悪路走行判定処理に用いられる領域（ＡＲ１、ＡＲ２）と、失火判定処理に用いられる領域（ＡＲ３）とが、互いに重なり合うように、別々に設定されているので、第一領域ＡＲ１がピークＸｎの近くに設定されても、失火及び悪路走行状態の両方についての検出精度を向上させることができる。
【００９３】
以上、上述した実施形態に係る車両１では、クランク軸１５の慣性モーメントが小さく、内燃機関２が、車両１の走行時におけるクランク軸回転速度及び負荷の範囲内において、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の間隔が広い高負荷・高回転速度領域ＨＨ（例えば図１（ｂ）の右上グラフ参照）を有するように構成されている。そのため、ＥＣＵ２０が、高負荷・高回転速度領域ＨＨにおいてクランク軸回転速度変動物理量取得器２２により取得されるクランク軸回転速度変動物理量を、正常時におけるクランク軸回転速度変動物理量（分布Ｅ）と、失火時におけるクランク軸回転速度変動物理量（分布Ｍ）とに区別する精度を向上させることができる。その結果、高負荷・高回転速度領域ＨＨでの失火検出の精度を向上させることができる。
【００９４】
一方、低負荷・低回転速度領域ＬＬ（例えば図１（ｂ）の左下グラフ参照）では、悪路走行判定器２６が、悪路走行状態を判定し、ＥＣＵ２０は、悪路走行判定器２６の判定結果に基づいて、内燃機関２の失火の判定を中止する。そのため、失火判定は、悪路走行が行われていない場合に行われる。悪路走行が行われていない場合には、クランク軸回転速度変動物理量の分布における裾の広がりが抑制されている。よって、ＥＣＵ２０は、クランク軸回転速度変動物理量取得器２２により取得されるクランク軸回転速度変動物理量を、正常時におけるクランク軸回転速度変動物理量と、失火時におけるクランク軸回転速度変動物理量とに区別する精度を確保できる。その結果、低負荷・低回転速度領域ＬＬにおいても、失火検出の精度を確保できる。
【００９５】
なお、低負荷・低回転速度領域ＬＬ及び高負荷・高回転速度領域ＨＨ以外の領域については、悪路走行判定器２６の判定結果に基づく内燃機関２の失火判定の中止が適用されてもよく、適用されなくてもよい。内燃機関２の特性に応じて、適用の有無が設定可能である。これにより、失火の検出精度を確保する又は向上させることが可能である。
【００９６】
本実施形態における変動物理量ＤＯＭＧは、クランク軸回転速度変動物理量の一例である。クランク軸回転速度変動物理量は、この例に限定されない。さらに、失火判定領域は、運転状態に応じて設定されてもよい。失火判定領域は、気筒ごとに個別に設定されてもよい。また、悪路判定領域は、運転状態に応じて設定されてもよい。悪路判定領域は、気筒ごとに個別に設定されてもよい。
【００９７】
上述した実施形態では、悪路走行判定器２６が、（ａ）クランク軸回転速度変動物理量取得器２２で取得されたクランク軸回転速度変動物理量の分布状態に基づいて悪路走行状態を判定する場合について説明した。しかし、悪路走行判定器２６は、（ｂ）車両走行状態検出器２８の検出結果に基づいて悪路走行状態を判定するように構成されていてもよい。車両走行状態検出器２８により検出される物理量としては、特に限定されず、例えば、操舵角、操舵トルク、車輪の回転速度、車輪の回転加速度、車輪（駆動輪）の振動の振幅、車速変動の周波数等が挙げられる。内燃機関２は、クランク軸１５の慣性モーメントが小さくなるように構成されており、高負荷・高回転速度領域での隣り合う裾の間隔が、低負荷・低回転速度領域での隣り合う裾の間隔より広い。そのため、クランク軸の回転速度の変動に基づいて失火の検出する技術と、クランク軸の回転速度変動を用いない悪路走行状態を検出する技術とを組み合わせることで、クランク軸の回転速度の変動に基づいて、低負荷・低回転速度時の失火の検出精度を確保しつつ高負荷・高回転速度時の失火の検出精度を向上させることができる。クランク軸の回転速度変動を用いない悪路走行状態を検出する技術については、上述したように、従来公知の技術が採用され得る。
【符号の説明】
【００９８】
１    車両
２    内燃機関
５    エンジンユニット
１０  クランク軸信号出力器
１５  クランク軸
２０  ＥＣＵ（失火検出装置）
２０ａ    ＣＰＵ
２２  クランク軸回転速度変動物理量取得器
２４  失火判定器
２６  悪路走行判定器
２８  車両走行状態検出器
３０  警告ランプ
【図１】
2019085891.tif 000004
【図２】
2019085891.tif 000005
【図３】
2019085891.tif 000006
【図４】
2019085891.tif 000007
【図５】
2019085891.tif 000008
【図６】
2019085891.tif 000009
【図７】
2019085891.tif 000010