(57)【要約】  不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンにおいても失火パラメータからクランクパルサロータの歯間誤差を除去して正確な失火判定を可能にする。  クランク角速度測定部（５）は、各クランク角の角速度を検知する。相対角速度計算部（７）は、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算する。積算角速度計算部（８）は、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する。慣性トルク成分除去部（９）およびポンピングトルク成分除去部（１１）は、積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する。歯間誤差係数学習部（１０）は、除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する。歯間誤差成分除去部（１２）は、歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算し、除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去する。
2018179340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段(4b，5b)と、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算する手段(7b)と、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段(8b)と、
前記積算角速度または積算前の角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段(9b，11b)と、
前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する手段(10b)と、
前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算する手段(12b)と、
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去する手段(12b)とを具備したことを特徴とする、クランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項２】
前記角速度を検知する手段は、燃焼トルクが実質的に発生しない状態で角速度を検知することを特徴とする、請求項１に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項３】
前記歯間誤差係数を計算して学習する手段は、前記除去後積算角速度を前記基準角速度で除して歯間誤差係数を計算することを特徴とする、請求項１または２に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項４】
前記歯間誤差成分を計算する手段は、各エンジン回転数における歯間誤差成分を、前記歯間誤差係数に前記基準角速度を乗じて算出することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項５】
前記角速度の検知結果から、車載エンジンに生じ得る第１角速度変動成分を除去する手段(6b)を具備し、
前記相対角速度を計算する手段は、前記第１角速度変動成分を除去された角速度を対象に相対角速度を計算することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかにに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項６】
前記第１角速度変動成分が、エンジンにより駆動される車両のタイヤや補機から加わる負荷トルク並びにエンジンの摺動部品のフリクションに起因する角速度変動成分であることを特徴とする、請求項５に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項７】
前記除去後積算角速度を計算する手段は、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項８】
前記エンジンが不等間隔爆発エンジンであることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項９】
前記エンジンが単気筒エンジンであることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項１０】
クランクパルス間時間から各クランク角における角速度を検知し、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算し、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算し、
前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算し、
前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習し、
前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算し、
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去することを特徴とする、クランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１１】
燃焼トルクが実質的に発生しない状態で角速度を検知することを特徴とする、請求項１０に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１２】
前記除去後積算角速度を前記基準角速度で除して歯間誤差係数を計算することを特徴とする、請求項１０または１１に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１３】
各エンジン回転数における歯間誤差成分を、前記歯間誤差係数に前記基準角速度を乗じて算出することを特徴とする、請求項１０ないし１２のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１４】
前記角速度の検知結果から、車載エンジンに生じ得る第１角速度変動成分を除去し、当該第１角速度変動成分を除去された角速度を対象に相対角速度を計算することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１５】
前記第１角速度変動成分が、エンジンにより駆動される車両のタイヤや補機から加わる負荷トルク並びにエンジンの摺動部品のフリクションに起因する角速度変動成分であることを特徴とする請求項１４に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１６】
前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去することを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１７】
前記エンジンが不等間隔爆発エンジンであることを特徴とする、請求項１０ないし１６のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１８】
前記エンジンが単気筒エンジンであることを特徴とする、請求項１０ないし１６のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１９】
歯間誤差が実質的にゼロの理想クランクパルサロータを装備する標準車両の各クランク角における角速度を検知し、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算し、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算し、
前記積算角速度から慣性トルク成分を除去してポンピングトルク成分を求め、
ECUにデータ設定しポンピングトルク成分として用いることを特徴とする、請求項１０ないし１８のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項２０】
クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段と、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算する手段と、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段と、
前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段と、
前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する手段と、
前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数の歯間誤差成分を計算する手段と、
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去する手段
を具備したことを特徴とする、エンジン車両。
【請求項２１】
燃焼トルクが実質的に発生しない状態で検知された角速度に基づいて計算された前記除去後積算角速度を歯間誤差成分とし、当該歯間誤差成分を前記基準角速度で除して歯間誤差係数を計算して学習し、各エンジン回転数における歯間誤差成分を、前記歯間誤差係数と前記基準角速度との積から求めることを特徴とする、請求項２０に記載のエンジン車両。
【請求項２２】
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去した値を失火パラメータとして失火判定を行うことを特徴とする、請求項２１に記載のエンジン車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン車両ならびにクランクパルサロータの歯間誤差除去方法および装置に係り、特に、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンに好適なエンジン車両ならびにクランクパルサロータの歯間誤差除去方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
四輪車両において、クランクパルスの発生時間間隔（クランクパルス間時間）から測定されるクランク角速度に基づいてエンジンの失火を判定する技術が知られている。ここで、失火判定のパラメータ（失火パラメータ）にはクランクパルサロータの歯間誤差が含まれることから、正確な失火判定のためにはクランクパルサロータの歯間誤差を除去する必要がある。【０００３】
特許文献１には、等間隔爆発エンジンにおいて慣性トルクに起因する角速度成分がTDCパルスの発生周期で変化することに着目したクランクパルサロータの歯間誤差除去方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１１３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、修理性の向上や環境保護の観点から、自動二輪車においても失火判定技術の採用が検討されている。自動二輪車では、エンジンの性能や特徴に対する多様性の要求から、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンが多数採用されている。【０００６】
しかしながら、特許文献１のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法は、等間隔爆発エンジンの特性を利用した技術であるため、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンにその原理を適用することができない。【０００７】
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンにおいても失火パラメータからクランクパルサロータの歯間誤差を除去して正確な失火判定を可能にする、エンジン車両ならびにクランクパルサロータの歯間誤差除去方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明のエンジン車両ならびにクランクパルサロータの歯間誤差除去方法および装置は、以下の各構成を具備した点に特徴がある。【０００９】
(1) 本発明のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法は、クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知し、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算し、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算し、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算し、前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習し、前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算し、除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去するようにした。【００１０】
(2) 燃焼トルクが実質的に発生しない状態で角速度を検知するようにした。【００１１】
(3) 除去後積算角速度をエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度で除して歯間誤差係数を計算するようにした。【００１２】
(4)歯間誤差係数にエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度を乗じて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算するようにした。【００１３】
(5) 角速度の検知結果から、エンジンにより駆動される車両のタイヤや補機から加わる負荷トルク並びにエンジンの摺動部品のフリクションに起因する角速度変動成分（第１角速度変動成分）を除去し、相対角速度を計算するようにした。【００１４】
(6) 歯間誤差が実質的にゼロの理想クランクパルサロータを装備する標準車両を、シャーシにて燃焼トルクが実質的に発生しない状態で定常運転し、各クランク角の角速度を検知し、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算し、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算し、前記積算角速度から慣性トルク成分を除去してポンピングトルク成分を求め、ECUにデータ設定しポンピングトルク成分として用いるようにした。【００１５】
(7) 本発明のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置は、クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段と、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算する手段と、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段と、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段と、前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する手段と、前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算する手段と、除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去する手段を具備した。【００１６】
(8) 本発明のエンジン車両は、クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段と、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算する手段と、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段と、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段と、前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する手段と、前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算する手段と、除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去する手段を具備した。
【発明の効果】
【００１７】
(1) 本発明のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法は、クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知し、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算し、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算し、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算し、前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習し、前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算し、除去後積算角速度から各エンジン回転数における歯間誤差成分を除去するので、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンにおいても、相対角速度の積算値を失火パラメータとして採用するにあたり、クランクパルサロータの歯間毎に誤差を計測することなく失火パラメータから歯間誤差を除去することが可能となり、高精度な失火判定が可能となる。【００１８】
(2) 燃焼トルクが実質的に発生しない状態で角速度を検知するようにしたので、燃焼トルク影響を排除することが可能となる。【００１９】
(3)除去後積算角速度をエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度で除して歯間誤差係数を計算するようにしたので、エンジン回転数に依存しない歯間誤差係数が求められる。【００２０】
(4)歯間誤差係数にエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度を乗じて歯間誤差成分を算出するようにしたので、任意のエンジン回転数における歯間誤差成分が算出可能となる。【００２１】
(5) 角速度の検知結果から第１角速度変動成分を除去して相対角速度を計算するようにしたので、第１角速度変動成分の影響を排除することが可能となる。【００２２】
(6) 歯間誤差が実質的にゼロの理想クランクパルサロータを装備する標準車両をシャーシにて燃焼トルクが実質的に発生しない状態で定常運転し、各クランク角の角速度を検知し、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算し、所定のクランク角範囲内で相対角速度を積算して積算角速度を計算し、積算角速度から慣性トルク成分を除去してポンピングトルク成分を求め、ECUにデータ設定しポンピングトルク成分として用いるようにしたので、量販車において検知された相対角速度の積算値からポンピングトルク成分を除去することが可能になる。【００２３】
(7) 本発明のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置は、クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段と、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算する手段と、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段と、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段と、前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する手段と、前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算する手段と、除去後積算角速度から各エンジン回転数における歯間誤差成分を除去する手段を具備したので、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンにおいても、相対角速度の積算値を失火パラメータとして採用するにあたり、クランクパルサロータの歯間毎に誤差を計測することなく失火パラメータから歯間誤差を除去することが可能となり、高精度な失火判定が可能となる。【００２４】
(8) 本発明のエンジン車両は、クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段と、各クランク角の角速度に基づいてエンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角の相対角速度を計算する手段と、所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段と、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段と、前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する手段と、前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数の歯間誤差成分を計算する手段と、除去後積算角速度から各エンジン回転数の歯間誤差成分を除去する手段を具備したので、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンにおいても、相対角速度の積算値を失火パラメータとして採用するにあたり、クランクパルサロータの歯間毎に誤差を計測することなく失火パラメータから歯間誤差を除去することが可能となり、高精度な失火判定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用した自動二輪車両ならびにクランクパルサロータの歯間誤差除去方法および装置の機能ブロック図である。
【図２】シャーシにて燃料カット状態で定常運転した時の各クランク角の角速度の例を示した図である。
【図３】７２０度フィルタ処理部の機能を説明するための図である。
【図４】相対角速度計算部の機能を説明するための図である。
【図５】積算角速度計算部の機能を説明するための図である。
【図６】慣性トルクの机上計算結果の例を示した図である。
【図７】慣性トルク成分除去部の機能を説明するための図である。
【図８】スロットルバルブ全閉時のポンピングトルク成分の例を示した図である。
【図９】歯間誤差除去部の機能を説明するための図である。
【図１０】クランクパルスの発生毎に検出される角速度から相対角速度を求め、その積算値を失火パラメータとする失火検知手法の例を示した図（失火無し）である。
【図１１】クランクパルスの発生毎に検出される角速度から相対角速度を求め、その積算値を失火パラメータとする失火検知手法の例を示した図（失火有り）である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは初めに、クランク角速度に基づく失火検知手法および本発明の概要について説明し、次いで、その実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１０，１１は、クランクパルスの発生毎に検出される角速度から相対角速度を求め、その積算値（積算角速度）を失火パラメータとする失火検知手法の例を示した図である。ここで相対角速度は、エンジンの各気筒の圧縮上死点近傍で検出される基準角速度をクランクパルスの発生毎に検出される角速度から減じることで算出される[各図(a)]。
【００２８】
図１０，１１における＃１，＃２は、点火順に２つの気筒を識別するために付した気筒識別子であり、図１０は、＃１，＃２のいずれの気筒でも正常に燃焼が行われている場合を示し、図１１は、＃１の気筒のみで失火が発生している場合を示している。
【００２９】
相対角速度は、エンジンの圧縮上死点後の燃焼行程において正常に燃焼が行われれば増速するが失火が発生すると減速する[各図(b)]。したがって、相対角速度を所定のクランク角範囲内で積算することにより得られる積算角速度は、正常に燃焼が行われた気筒では正の値となり失火が発生した気筒では負の値となるので、失火気筒を判定するパラメータとして利用できる[各図(c)]。
【００３０】
しかしながら、前記積算角速度には、燃焼トルク以外にクランクパルサロータの歯間誤差、センサギャップの動的変化などにより生じるノイズ、負荷トルク、フリクション、慣性トルクおよびポンピングトルク等に起因して変動する角速度成分が含まれる。したがって、失火検知を正確に行うためには、前記積算角速度からこれらの変動成分を全て除去する必要がある。
【００３１】
これらの変動成分のうち、ノイズ、負荷トルク、フリクションおよび慣性トルクついては、統計処理やエンジン制御あるいは机上計算等により除去する手法が知られているが、ポンピングトルクについては、その有効な除去手法が確立されていない。
【００３２】
ここでポンピングトルクとは、エンジンの吸気・圧縮・膨張・排気の各行程においてピストンのポンプ動作により生じるトルクであり、エンジンの吸気行程と排気工程に発生するエネルギー損失を表すポンピングロスとは異なる指標である。
【００３３】
そこで、本発明では失火検知を行う車種毎に、歯間誤差が実質的にゼロの理想クランクパルサロータを備えた標準車両Mrefを予め用意することで歯間誤差を排除した環境を用意する。更に、この標準車両Mrefを用いて上述の適宜の手法でポンピングトルク以外の変動成分を除去することで、ポンピングトルク成分が支配的な積算角速度を求め、当該車種に固有のポンピングトルク成分として抽出し、これを各量販車両のECUにデータ設定する。
【００３４】
この結果、各量販車両において、ノイズ、負荷トルク、フリクションおよび慣性トルクは上述の適宜の手法で除去し、ポンピングトルクはECUに設定したデータに基づいて除去することが可能となる。つまり、クランクパルサロータの歯間誤差以外の変動成分について除去することが可能となる。クランクパルサロータの歯間誤差については、予め歯間誤差以外の変動成分を全て排除した状態で測定した積算角速度に基づいて歯間誤差係数を計算し学習することで除去することが可能となる。
【００３５】
次いで、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明を適用したエンジン車両ならびにそのクランクパルサロータの歯間誤差除去方法および装置を説明するためのブロック図である。ここでは、４サイクル２気筒の不等間隔爆発エンジン（爆発間隔：１８０度５４０度）を搭載した自動二輪車を例にして説明する。
【００３６】
標準車両Mrefは、不等間隔爆発エンジンEを搭載し、そのクランクシャフト２には歯間誤差が実質的にゼロの理想クランクパルサロータ３refが装備され、ポンピングトルク成分抽出装置１００を有する。
【００３７】
ポンピングトルク成分抽出装置１００において、クランク角速度測定部５ａは、燃焼トルクが実質的に発生しない状態で角速度を測定するため、燃料カット状態で理想クランクパルサロータ３refのクランクパルス間時間をクランクパルサセンサ４ａで測定し、各クランク角の角速度を計算する。各クランク角の角速度には、周知の移動平均化処理等が適用されてノイズ成分が除去される。図２は、シャーシにて燃料カット状態で定常運転したときの各クランク角の角速度を示している。
【００３８】
７２０度フィルタ処理部６ａは、角速度ωの計算結果を対象に１サイクル期間における線形変化分をキャンセルし、比較的周期の短い変動成分を抽出する。これにより、エンジンにより駆動される車両のタイヤや補機から加わる負荷トルクあるいはエンジンの摺動部品のフリクションによる角速度変動成分を除去できる。
【００３９】
図３は、燃焼トルクが発生しているが負荷トルクにより減速したサイクルに７２０度フィルタを適用した例を示している。ポンピングトルク成分の抽出はシャーシでの定常運転にて行うため、１サイクル期間における角速度の線形変化分はほとんどない。
【００４０】
上記のフィルタ処理により、燃焼トルクが実質的に無い状態で前記変動成分が除去されるので、得られる角速度ωには、実質的に慣性トルクとポンピングトルクによる変動成分のみが含まれることになる。
【００４１】
相対角速度計算部７ａは、図４に示したように、第１気筒（#１）の圧縮上死点（#１TDC：クランク角０度）近傍で測定された角速度ωを基準角速度ω1refとして[同図(a)]、当該#１TDCから１８０度のクランク角範囲内の各クランク角iで測定された角速度ω1_iと基準角速度ω1refとの差分を第１気筒相対角速度ωω1_i（=ω1_i-ω1ref）として求める[同図(b)]。
【００４２】
同様に、第２気筒（#２）の圧縮上死点（#２TDC：クランク角１８０度）近傍で測定された角速度ωを基準角速度ω2refとして、当該#２TDCから１８０度のクランク角範囲内の各クランク角jで測定された角速度ω2_jと基準角速度ωrefとの差分を第２気筒相対角速度ωω2_j（=ω2_j-ω2ref）として求める。
【００４３】
積算角速度計算部８ａは、図５に示したように、前記第１および第２気筒相対角速度ωω1_i，ωω2_jをそれぞれ積算し、第１気筒積算角速度Σωω1_iおよび第２気筒積算角速度Σωω2_jを算出する。
【００４４】
慣性トルク成分除去部９ａは、前記第１および第２気筒積算角速度Σωω1_i，Σωω2_jから机上計算により求めた慣性トルク成分を除去し、第１気筒除去後積算角速度Σωω1'_iおよび第２気筒除去後積算角速度Σωω2'_jを算出する。
【００４５】
単一気筒分の慣性トルクTq1は、例えば特許文献１に示されるように、コンロッド長L、クランク半径R、オフセットe、クランク軸の角速度ω、ピストン及びコンロッドの合計質量mに基づいて求めることができる。一方、本実施形態は不等間隔爆発の２気筒エンジンを想定しており、単一気筒分の慣性トルクTq1の位相を１８０度ずらして２気筒分を加算して求まる合成慣性トルクTqは、図６のようになる。
【００４６】
合成慣性トルクTqは、ピストン・コンロッド・クランクなどの慣性マスをIとして、次式(1)の回転の運動方程式で近似できる。
【００４７】
Tq＝I×(dω／dt)  …(1)
【００４８】
ここで、本実施形態で求めるべきは合成慣性トルクTqによる角速度変化dωであり、上式(1)を次式(2)のように変換して求められる。
【００４９】
dω＝Tq×(dt／I)  …(2)
【００５０】
すなわち、慣性トルクによる角速度変化量dωは、あるエンジン回転数において発生する慣性トルクTq、慣性マスIおよび当該エンジン回転数における単位角度回転に要する所要時間dtを用いて求めることができ、例えば図７(a)のようになる。
【００５１】
そして本実施形態では、エンジンの圧縮上死点を基準とした相対角速度を積算した値が必要となるので、慣性トルクによる角速度変化量dωの圧縮上死点の値を基準とした相対値dω'の積算値を求めればよい。また、前記角速度変化量dω'については、各クランク角の角速度に適用したノイズ除去手法と同じ処理を行う必要がある。各エンジン回転数における慣性トルク成分は、前記角速度変化量dω'の積算値を単位回転数で求めてポンピングトルク抽出装置１００および各量産車両のECUにデータ設定し、この値に基準角速度を乗じることで求められる。
【００５２】
本実施形態では、以上のようにして第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1'_i，Σωω2'_jが求まると、これらが各気筒#１，#２のポンピングトルク成分として抽出される。図７(b)は、相対角速度の積算値(1)から慣性トルク成分(2)を除去してポンピングトルク成分(3)を抽出する例を示している。
【００５３】
各気筒#１，#２のポンピングトルク成分は、エンジン回転数およびスロットルバルブ開度に依存し、スロットルバルブ全閉時のポンピングトルク成分は、例えば図８のようになる。前記ポンピングトルク成分の抽出はエンジン回転数をパラメータとして、例えばエンジン回転数とインテークマニホールド圧力によるマップ形式で求められる。
【００５４】
上記のようにして求められた第１および第２気筒ポンピングトルクΣωω1'_i，Σωω2'_jは、同一車種であれば各車両に共通なので、前記慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を車種が同一の各量産車両MのECUにデータ設定し、失火パラメータの補正に用いる。
【００５５】
図１へ戻り、各量産車両Mは歯間誤差係数学習装置２００を備え、燃料カット状態であることを一つの条件として、歯間誤差成分を求めるために用いる歯間誤差係数を算出して学習する。
【００５６】
歯間誤差係数学習装置２００において、クランク角速度測定部５ｂは、角速度ωを求める。７２０度フィルタ処理部６ｂは、負荷トルクおよびフリクションによる角速度変動成分を除去する。相対角速度計算部７ｂは、第１および第２気筒相対角速度ωω1_i，ωω2_jを算出する。積算角速度計算部８ｂは、第１および第２気筒積算角速度Σωω1_i，Σωω2_jを算出する。慣性トルク成分除去部９ｂは、慣性トルク成分が除去された第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1'_i，Σωω2'_jを算出する。
【００５７】
量販車両Mのクランクパルサロータ３には歯間誤差が含まれているので、前記第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1'_i，Σωω2'_jには、ポンピングトルク成分に加えて歯間誤差成分が含まれる。
【００５８】
歯間誤差係数学習部１０ｂは、前記第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1'_i，Σωω2'_jから各気筒のポンピングトルク成分を、前記標準車両Mrefを用いてECUに登録したポンピングトルク成分のデータを用いて除去することで、第１および第２気筒歯間誤差成分Σωω1''_i，Σωω2''_jを求める。図９は、相対角速度の積算値(1)から慣性トルク成分(2)およびポンピングトルク成分(3)を除去して歯間誤差成分(4)を抽出する例を示している。
【００５９】
そして、第１および第２気筒歯間誤差成分Σωω1''_i，Σωω2''_jを、それぞれ第１気筒基準角速度ωref1および第２気筒基準角速度ωref2で除することで、第１歯間誤差係数Kpul1および第２歯間誤差係数Kpul2を算出し、これらを歯間誤差係数Kpulの学習結果としてECUに記憶する。
【００６０】
図１へ戻り、各量販車両Mは、失火判定装置３００を備え、実走行時に失火パラメータを算出して失火発生の有無を判定する。
【００６１】
失火判定装置３００において、クランク角速度測定部５ｂは、角速度ωを求める。７２０度フィルタ処理部６ｂは、負荷トルクおよびフリクションによる角速度変動成分を除去する。相対角速度計算部７ｂは、第１および第２気筒相対角速度ωω1_i，ωω2_jを算出する。積算角速度計算部８ｂは、第１および第２気筒積算角速度Σωω1_i，Σωω2_jを算出する。慣性トルク成分除去部９ｂは、慣性トルク成分を除去し、第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1'_i，Σωω2'_jを算出する。
【００６２】
ポンピングトルク成分除去部１１ｂは、前記第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1'_i，Σωω2'_jからポンピングトルク成分を、前記標準車両Mrefを用いてECUに設定したポンピングトルク成分のデータを用いて除去し、第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1''_i，Σωω2''_jを算出する。
【００６３】
歯間誤差成分除去部１２ｂは、前記歯間誤差係数学習装置２００が学習してECUに記憶した第１および第２気筒歯間誤差係数Kpul1，Kpul2に、それぞれ第１気筒基準角速度ωref1および第２気筒基準角速度ωref2を乗じて第１および第２気筒歯間誤差成分を算出する。そして、前記第１および第２気筒歯間誤差成分を前記第１および第２気筒除去後積算角速度Σωω1''_i，Σωω2''_jから減じることで気筒毎に失火パラメータを算出する。失火判定部１３ｂは、失火パラメータに基づいて失火の有無を判定する。
【００６４】
本実施形態によれば、不等間隔爆発エンジンや単気筒エンジンにおいて、パルサロータの歯間毎に誤差を計測することなく失火パラメータから歯間誤差を除去することが可能となり、失火パラメータに基づく高精度な失火判定が可能となる。
【００６５】
なお、上記の実施形態では、慣性トルク成分を積算角速度から除去するものとして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、最終的に積算角速度から慣性トルク成分を除去できるのであれば、予めクランク角と慣性トルクに起因する角速度成分との関係を求めておき、積算する前の角速度からそのクランク角に対応する慣性トルク成分を除去するようにしても良い。
【００６６】
また、上記の実施形態では、基準角速度に基づいて相対角速度およびその積算角速度をもとめ、除去後積算角速度を、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度で除して歯間誤差係数を求めるものとして説明した。しかしながら、本発明はこれのみに限定されるものではなく、失火を評価するサイクルの平均角速度やエンジン回転数またはこれらに相当する値に基づいて相対角速度およびその積算角速度をもとめ、前記平均角速度やエンジン回転数等で除するようにしても良い。
【符号の説明】
【００６７】
２…クランクシャフト，３…クランクパルサロータ，３ref…理想クランクパルサロータ，４…クランクパルサセンサ，５ａ，５ｂ…クランク角速度測定部，６ａ，６ｂ…７２０度フィルタ処理部，７ａ，７ｂ…相対角速度計算部，８ａ，８ｂ…積算角速度計算部，９ａ，９ｂ…慣性トルク成分除去部，１０ｂ…歯間誤差係数学習部，１１ｂ…ポンピングトルク成分除去部，１２ｂ…歯間誤差成分除去部，１３ｂ…失火判定部，１００…ポンピングトルク成分抽出装置，２００…歯間誤差係数学習装置，３００…失火判定装置
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月24日(2018.4.24)
【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】
クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段（４ｂ，５ｂ）と、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算する手段（７ｂ）と、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段（８ｂ）と、
前記積算角速度または積算前の角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段（９ｂ，１１ｂ）と、
前記除去後積算角速度を前記基準角速度で除すことにより歯間誤差係数を計算して学習する手段（１０ｂ）と、
前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算する手段（１２ｂ）と、
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去する手段（１２ｂ）とを具備したことを特徴とする、クランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項２】
前記角速度を検知する手段は、燃焼トルクが実質的に発生しない状態で角速度を検知することを特徴とする、請求項１に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記歯間誤差成分を計算する手段は、各エンジン回転数における歯間誤差成分を、前記歯間誤差係数に前記基準角速度を乗じて算出することを特徴とする、請求項１または２に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項５】
前記角速度の検知結果から、車載エンジンに生じ得る第１角速度変動成分を除去する手段（６ｂ）を具備し、
前記相対角速度を計算する手段は、前記第１角速度変動成分を除去された角速度を対象に相対角速度を計算することを特徴とする、請求項１，２，４のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項６】
前記第１角速度変動成分が、エンジンにより駆動される車両のタイヤや補機から加わる負荷トルク並びにエンジンの摺動部品のフリクションに起因する角速度変動成分であることを特徴とする、請求項５に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項７】
前記除去後積算角速度を計算する手段は、前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去することを特徴とする請求項１，２，４，５，６のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項８】
前記エンジンが不等間隔爆発エンジンであることを特徴とする、請求項１，２，４，５，６，７のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項９】
前記エンジンが単気筒エンジンであることを特徴とする、請求項１，２，４，５，６，７のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去装置。
【請求項１０】
クランクパルス間時間から各クランク角における角速度を検知し、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算し、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算し、
前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算し、
前記除去後積算角速度を前記基準角速度で除すことにより歯間誤差係数を計算して学習し、
前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数における歯間誤差成分を計算し、
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去することを特徴とする、クランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１１】
燃焼トルクが実質的に発生しない状態で角速度を検知することを特徴とする、請求項１０に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
各エンジン回転数における歯間誤差成分を、前記歯間誤差係数に前記基準角速度を乗じて算出することを特徴とする、請求項１０または１１に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１４】
前記角速度の検知結果から、車載エンジンに生じ得る第１角速度変動成分を除去し、当該第１角速度変動成分を除去された角速度を対象に相対角速度を計算することを特徴とする請求項１０，１１，１３のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１５】
前記第１角速度変動成分が、エンジンにより駆動される車両のタイヤや補機から加わる負荷トルク並びにエンジンの摺動部品のフリクションに起因する角速度変動成分であることを特徴とする請求項１４に記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１６】
前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去することを特徴とする請求項１０，１１，１３，１４，１５のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１７】
前記エンジンが不等間隔爆発エンジンであることを特徴とする、請求項１０，１１，１３，１４，１５，１６のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１８】
前記エンジンが単気筒エンジンであることを特徴とする、請求項１０，１１，１３，１４，１５，１６のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項１９】
歯間誤差が実質的にゼロの理想クランクパルサロータを装備する標準車両の各クランク角における角速度を検知し、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算し、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算し、
前記積算角速度から慣性トルク成分を除去してポンピングトルク成分を求め、
ＥＣＵにデータ設定しポンピングトルク成分として用いることを特徴とする、請求項１０，１１，１３，１４，１５，１６，１７，１８のいずれかに記載のクランクパルサロータの歯間誤差除去方法。
【請求項２０】
クランクパルス間時間から各クランク角の角速度を検知する手段と、
各クランク角の角速度に基づいて、エンジンの圧縮上死点近傍で検知された基準角速度に対する各クランク角における相対角速度を計算する手段と、
所定のクランク角範囲内で前記相対角速度を積算して積算角速度を計算する手段と、
前記積算角速度から慣性トルク成分およびポンピングトルク成分を除去して除去後積算角速度を計算する手段と、
前記除去後積算角速度から歯間誤差係数を計算して学習する手段と、
前記歯間誤差係数を用いて各エンジン回転数の歯間誤差成分を計算する手段と、
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去する手段とを具備し、
燃焼トルクが実質的に発生しない状態で検知された角速度に基づいて計算された前記除去後積算角速度を歯間誤差成分とし、当該歯間誤差成分を前記基準角速度で除して歯間誤差係数を計算して学習し、各エンジン回転数における歯間誤差成分を、前記歯間誤差係数と前記基準角速度との積から求めることを特徴とする、エンジン車両。
【請求項２１】
（削除）
【請求項２２】
除去後積算角速度から歯間誤差成分を除去した値を失火パラメータとして失火判定を行うことを特徴とする、請求項２０に記載のエンジン車両。
【国際調査報告】
2018179340.tif 000014
2018179340.tif 000015
2018179340.tif 000016
2018179340.tif 000017