(57)【要約】【課題】検出の信頼性が向上した失火検出装置及びビークルを提供する。【解決手段】  失火検出装置は、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で得られた前記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失火の有無を判定するように構成された失火判定部と、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、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期内に複数の極値を有するように一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動を検出するように構成された周期的変動検出部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環的に移動するように複数の伝動車に巻き掛けられた巻掛伝動体を駆動する４ストロークエンジンの失火を検出する失火検出装置であって、
前記失火検出装置は、
前記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で得られた前記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失火の有無を判定するように構成された失火判定部と、
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、前記巻掛伝動体及び前記複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期内に複数の極値を有するように前記一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動を検出するように構成された周期的変動検出部と
を備える。
【請求項２】
請求項１に記載の失火検出装置であって、
前記失火検出装置の外部に、前記周期的変動検出部による前記周期的変動の検出結果を表す検出情報を出力するように構成された情報出力部を更に備える。
【請求項３】
請求項２に記載の失火検出装置であって、
前記情報出力部は、前記周期的変動検出部による前記周期的変動の検出に基づいて、前記一つの要素の異常を表す情報として前記検出情報を出力する。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項に記載の失火検出装置であって、
前記失火判定部は、前記周期的変動検出部による前記周期的変動の検出に基づいて、前記４ストロークエンジンが作動している期間の少なくとも一部において、前記４ストロークエンジンの失火の有無の判定を停止する。
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項に記載の失火検出装置であって、
前記周期的変動検出部は、前記一つの要素の循環周期と、前記回転速度取得部で得られた前記回転体の回転速度とに基づいて、前記周期的変動を検出する。
【請求項６】
請求項５に記載の失火検出装置であって、
前記周期的変動検出部は、前記回転速度取得部で得られた前記回転体の回転速度と、前記回転速度が得られた時よりも前記循環周期の自然数倍の期間前に前記回転速度取得部で得られた前記回転体の回転速度とを用いる演算を行うことによって、前記周期的変動を検出する。
【請求項７】
請求項１から６いずれか１項に記載の失火検出装置であって、
前記巻掛伝動体は、前記複数の伝動車と噛み合うように構成されている。
【請求項８】
請求項７に記載の失火検出装置であって、
前記複数の極値は、前記４ストロークエンジンの回転速度の変動において、前記巻掛伝動体と前記複数の伝動車のいずれかとの噛み合いに起因して生じる。
【請求項９】
複数の伝動車と、循環的に移動するように前記複数の伝動車に巻き掛けられた巻掛伝動体と、前記巻掛伝動体を駆動する４ストロークエンジンと、前記４ストロークエンジンにより回転される回転体とを備えたビークルであって、
前記ビークルは、請求項１から８いずれか１項に記載の失火検出装置を備える。
【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の失火を検出する失火検出装置及びビークルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、４ストロークエンジンの失火を検出する失火検出装置としては、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】
特許文献１に開示されるような検出対象である４ストロークエンジンは、複数の伝動車に巻き掛けられた巻掛伝動体を駆動するように設けられる場合がある。例えば、４ストロークエンジンは、巻掛伝動体によって伝達される駆動力で走行するビークルに搭載される場合がある。
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、巻掛伝動体を備えたビークルに設けられている場合には、ビークル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る。また、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、失火を適切に判別することが困難な場合に、平坦路を走行している時であっても、悪路のため失火が判別困難であると処理される場合があった。
この結果、従来の失火検出装置では、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、失火検出の信頼性が低い場合があった。失火検出装置では、検出の信頼性を向上することが望まれていた。
【０００５】
本発明の目的は、検出の信頼性が向上した失火検出装置、及び失火検出装置を備えたビークルを提供することである。
【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）  循環的に移動するように複数の伝動車に巻き掛けられた巻掛伝動体を駆動する４ストロークエンジンの失火を検出する失火検出装置であって、
前記失火検出装置は、
前記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で得られた前記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失火の有無を判定するように構成された失火判定部と、
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、前記巻掛伝動体及び前記複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期内に複数の極値を有するように前記一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動を検出するように構成された周期的変動検出部と
を備える。
【０００８】
（１）の失火検出装置によれば、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失火の有無が判定されるとともに、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期内に複数の極値を有するように前記一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動が検出される。前記周期的変動は、失火の有無の判定に影響を与える場合がある。失火の有無の判定が影響を受けているか否かを示す指標として、周期的変動検出部による周期的変動の検出結果を利用することができる。これによって、前記一つの要素が失火の有無の判定に影響しているか否かを判断することが可能になる。つまり、失火の有無の判定の有効性が高い場合と低い場合とが区別される。従って、失火検出装置における失火の検出の信頼性を向上することができる。
【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（ビークル等）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失火検出装置によれば、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、ビークルでは、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、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、巻掛伝動体を駆動する４ストロークエンジンの回転速度の変動には、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素に起因する変動が含まれている場合があることを見出した。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、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素に起因する変動が含まれているため、従来の失火検出装置では、悪路走行時でないにも拘わらず、４ストロークエンジンにおける失火を判別することが困難であったことを見出した。加えて、本発明者らは、巻掛伝動体等による変動は、巻掛伝動体等の循環周期に対応した周期性を有しており、ビークルが走行する路面の一時的な状態等による変動よりも恒常的に失火の有無の判断に影響することを見出した。
【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。
本発明の失火検出装置では、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期で繰り返される前記４ストロークエンジンの回転速度の周期的変動の検出が行われる。このため、例えば、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素に起因して失火の検出が困難である状態を検出することが可能となる。また、この結果、前記要素に起因して失火の検出が困難である場合に、例えば悪路走行のため一時的に失火検出できないと誤認識される事態が抑えられる。従って、検出の信頼性を向上することができる。
【００１５】
本発明の失火検出装置は、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動と、４ストロークエンジンの失火とのみを検出するように構成されている必要はない。
本発明の失火検出装置は、例えば、４ストロークエンジンの回転変動に含まれる、前記一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動以外の変動を検出するように構成されていてもよい。失火検出装置は、例えば、前記周期的変動以外の周期で変動する滑らかなうねり、又は加減速に伴う変動を検出するように構成されていてもよい。
【００１６】
本発明の失火検出装置では、４ストロークエンジンの失火の有無の判定が、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。４ストロークエンジンの失火の有無の判定は、４ストロークエンジンの圧力に基づかずに行われる。４ストロークエンジンの失火の有無の判定は、４ストロークエンジンの温度に基づかずに行われる。４ストロークエンジンの失火の有無の判定は、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。
【００１７】
本発明の失火検出装置では、失火判定部が、例えば、回転体の回転速度の変動量に基づいて失火の有無を判定する。失火判定部は、例えば、回転速度の変動量の、所定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。ただし、失火判定部は、例えば、変動量の、所定クランク角度区間の経過後における変化に基づかずに失火の有無を判定してもよい。また、失火判定部は、例えば、回転体の回転速度の変動量によらずに、失火の有無を判定してもよい。
【００１８】
周期的変動検出部は、急峻な変動を含む周期的変動を検出する。ただし、周期的変動検出部が検出する周期的変動は、滑らかな変動でもよい。周期的変動は、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期内に複数の極値を有する。複数の極値は、一つの循環周期内でランダムな間隔で出現してもよく、等間隔に出現してもよい。
【００１９】
複数の極値は、極大値又は極小値を含む。極大値は、回転体の回転速度が、取得の順に見て、増加から減少に転じる箇所における回転速度である。極小値は、回転体の回転速度が、取得の順に見て、減少から増加に転じる箇所における回転速度である。
例えば周期的変動検出部が、回転速度が取得されるタイミング間隔よりも大きい区間で平均化された回転速度に基づいて周期的変動を検出する場合、極値は平均化されたそれぞれの回転速度に基づいて判断される。例えば周期的変動検出部が、回転速度取得部によって取得された回転速度から間引かれた回転速度の周期的変動を検出する場合、極値は間引かれた回転速度に基づいて判断される。
【００２０】
周期的変動検出部は、少なくとも、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動の振幅が、４ストロークエンジンの燃焼動作に伴う変動の振幅よりも大きい場合に、周期的変動を検出する。ただし、周期的変動検出部は、周期的変動の振幅が、燃焼動作に伴う変動の振幅よりも小さい場合に周期的変動を検出してもよい。
【００２１】
本発明の失火検出装置では、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動の検出が、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。周期的変動の検出は、巻掛伝動体又は伝動車に設けられた加速度センサに基づかずに行われる。巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の循環周期で繰り返される周期的変動の検出は、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。
【００２２】
本発明の失火検出装置において、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る。また、周期的変動検出部は、例えば、回転速度取得部で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、周期的変動を検出する。ただし、回転速度取得部は、例えば、一定時間の経過を取得タイミングの基準として、回転速度を得てもよい。また、周期的変動検出部は、例えば、一定時間の経過を基準として得られる回転速度に基づいて、周期的変動を検出してもよい。
【００２３】
失火検出装置は、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い。ただし、失火検出装置は、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。
【００２４】
失火検出装置は、例えば、失火検出装置の外部に、失火判定部による失火の有無の判定結果を表す情報を出力するように構成された失火報知部を更に備える。ただし、失火検出装置は、例えば、失火検出装置の外部に検出情報を出力しなくともよい。例えば、失火検出装置は、判定結果を、失火検出装置が有する他の機能で利用してもよい。
【００２５】
失火検出装置は、例えば、４ストロークエンジンとともに装置に搭載される。４ストロークエンジン及び失火検出装置は、例えば、ビークルに搭載される。ただし、４ストロークエンジン及び失火検出装置は、ビークル以外の装置に適用されてもよい。４ストロークエンジン及び失火検出装置は、例えば、発電装置に適用されてもよい。
【００２６】
４ストロークエンジンは、例えば、単気筒エンジンまたは２以上の気筒を有するエンジンである。
【００２７】
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、ギヤ、車輪、又はプロペラ等である。
【００２８】
巻掛伝動体は、例えばチェーン又はベルトである。ただし、伝動車は、例えばスプロケット又はプーリでもよい。巻掛伝動体は、例えばコグドベルトでもよい。
【００２９】
（２）  （１）の失火検出装置であって、
前記失火検出装置の外部に、前記周期的変動検出部による前記周期的変動の検出結果を表す検出情報を出力するように構成された情報出力部を更に備える。
【００３０】
（２）の失火検出装置によれば、前記周期的変動の検出結果を表す検出情報が出力される。従って、前記周期的変動の影響で失火の有無の判定結果の有効性が高い場合と低い場合とが識別できる。このため、失火の有無の判定結果が利用される場面において、利用される情報の信頼性が向上する。
【００３１】
情報出力部は、必ずしも周期的変動検出部が周期的変動を判定するごとに周期的変動の検出結果の情報の出力を行わなくてもよい。例えば、周期的変動検出部により周期的変動の判定が行われるごとに、情報出力部が周期的変動の判定結果を記憶してもよい。記憶された周期的変動の判定結果が所定の条件を満たした場合に、情報出力部が周期的変動の情報を出力してもよい。
【００３２】
失火報知部及び／又は情報出力部が情報を出力する装置は、例えば、ランプ、画像表示装置である。失火報知部及び／又は情報出力部が情報を出力する装置は、例えば、任意のタイミングで失火検出装置と接続される診断装置でもよい。
【００３３】
情報出力部から情報を受信する装置が、例えば、失火検出装置と任意のタイミングで接続される装置である場合、情報出力部は、当該装置と接続された時に情報を出力してもよい。
【００３４】
（３）  （２）の失火検出装置であって、
前記情報出力部は、前記周期的変動検出部による前記周期的変動の検出に基づいて、前記一つの要素の異常を表す情報として前記検出情報を出力する。
【００３５】
（３）の失火検出装置によれば、前記周期的変動の検出に基づいて、前記一つの要素の異常状態の報知が可能である。前記一つの要素の異常を表す情報によって、失火の有無の判定結果の有効性が識別されることに加え、前記一つの要素の修理又は交換が促される。この結果、判定の有効性の向上が図られる。
【００３６】
（４）  （１）から（３）いずれか１の失火検出装置であって、
前記失火判定部は、前記周期的変動検出部による前記周期的変動の検出に基づいて、前記４ストロークエンジンが作動している期間の少なくとも一部において、前記４ストロークエンジンの失火の有無の判定を停止する。
【００３７】
（４）の失火検出装置によれば、周期的変動検出部による前記周期的変動の検出に基づいて、前記４ストロークエンジンが作動している期間の少なくとも一部において、前記４ストロークエンジンの失火の有無の判定が停止する。前記周期的変動に起因して失火の有無の判定の信頼性が低下しやすい状況で、失火の有無の判定を停止することができる。このため、有効性が低い判定の結果が出力される事態が抑えられる。従って、失火の有無の判定についての信頼性がより向上する。
【００３８】
（５）  （１）から（４）いずれか１の失火検出装置であって、
前記周期的変動検出部は、前記一つの要素の循環周期と、前記回転速度取得部で得られた前記回転体の回転速度とに基づいて、前記周期的変動を検出する。
【００３９】
（５）の失火検出装置によれば、前記一つの要素の循環周期と、回転体の回転速度とに基づいて前記周期的変動が検出されるので、前記一つの要素についての周期的変動が精密に検出される。従って、失火の有無の判定についての信頼性がより向上する。
【００４０】
前記一つの要素の循環周期と、回転体の回転速度とに基づいて前記周期的変動を検出する方法として、例えば、循環周期で特定の変動のパターンが現れるか否かを判別する方法がある。前記周期的変動を検出する方法としては、例えば、回転速度の変化を周波数領域に変換する方法がある。
【００４１】
（６）  （５）の失火検出装置であって、
前記周期的変動検出部は、前記回転速度取得部で得られた前記回転体の回転速度と、前記回転速度が得られた時よりも前記循環周期の自然数倍の期間前に前記回転速度取得部で得られた前記回転体の回転速度とを用いる演算を行うことによって、前記周期的変動を検出する。
【００４２】
（６）の失火検出装置によれば、回転速度取得部で得られた回転体の回転速度と、回転速度が得られた時よりも循環周期の自然数倍の期間前に回転速度取得部で得られた回転体の回転速度とを用いる演算を行うので、簡易な演算で周期的変動が検出できる。このため、限られた時間で精密に周期的変動を検出することができる。従って、失火の有無の判定についての信頼性がより向上する。
【００４３】
回転速度取得部で得られた回転体の回転速度と、回転速度が得られた時よりも循環周期の自然数倍の期間前に回転速度取得部で得られた回転体の回転速度とを用いる演算として、例えば、次のような演算が採用され得る。
・繰り返す周期的変動の相互間の相関が大きいほど、演算結果の値が大きくなる演算。
・周期的変動の振幅が大きいほど、演算結果の値が大きくなる演算。
上記の演算として、周期的変動検出部は、例えば、自己相関関数の演算を行う。ただし、演算はこれに限られない。演算としては、演算結果の値が相関又は振幅に応じて大きくならない演算も採用され得る。
【００４４】
前記循環周期の自然数倍の期間は、例えば、循環周期である。なお、前記循環周期の自然数倍の期間は、例えば、前記循環周期の２倍以上の期間でもよい。
【００４５】
（７）  （１）から（６）いずれか１の失火検出装置であって、
前記巻掛伝動体は、前記複数の伝動車と噛み合うように構成されている。
【００４６】
巻掛伝動体が複数の伝動車と噛み合うように構成されている場合、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の異常による回転速度の変動が、前記一つの要素の循環周期で生じやすい。（７）の失火検出装置によれば、前記一つの要素の異常によって生じる回転速度の周期的変動を、失火検出の有効性を判断するための情報として検出できる。従って、失火の有無の判定についての信頼性が向上する。
【００４７】
（８）  （７）の失火検出装置であって、
前記複数の極値は、前記４ストロークエンジンの回転速度の変動において、前記巻掛伝動体と前記複数の伝動車のいずれかとの噛み合いに起因して生じる。
【００４８】
（８）の失火検出装置によれば、巻掛伝動体及び複数の伝動車の内の少なくとも一つの要素の異常によって生じる、複数の極値を含む回転速度の周期的変動を、失火検出の有効性を判断するための情報として検出できる。従って、失火の有無の判定についての信頼性が向上する。
【００４９】
（９）  複数の伝動車と、循環的に移動するように前記複数の伝動車に巻き掛けられた巻掛伝動体と、前記巻掛伝動体を駆動する４ストロークエンジンと、前記４ストロークエンジンにより回転される回転体とを備えたビークルであって、
前記ビークルは、（１）から（８）いずれか１の失火検出装置を備える。
【００５０】
（９）のビークルによれば、失火検出装置による失火の検出の信頼性を向上することができる。
【００５１】
ビークルは、例えば、自動二輪車、三輪車両または四輪車両を含む鞍乗型車両である。ただし、ビークルは、車室を有する四輪車両であってもよい。ビークルは、有人の乗物、又は無人の輸送機関である。ビークルは、例えばエンジンで駆動されるプロペラを備えた船外機でもよい。
【００５２】
失火検出装置が、ビークルに備えられる場合、失火判定部は、ビークルが悪路を走行していることを検出する。ただし、失火判定部は、必ずしも悪路の走行を検出しなくともよい。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、検出の信頼性が向上した失火検出装置及びビークルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る失火検出装置を備えたビークルを示す外観図である。
【図２】図１に示す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３】図２に示す制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。
【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１の例を示すグラフである。
【図６】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７】（Ａ）は、クランクシャフト２１の回転速度の測定例を示すグラフである。（Ｂ）は、劣化した巻掛伝動体が用いられた場合におけるクランクシャフトの回転速度の測定例を示すグラフである。
【図８】劣化した巻掛伝動体５９ａが用いられた場合のクランクシャフトの回転速度の変動を拡大して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
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。
【００５６】
図１は、本発明の第一実施形態に係る失火検出装置を備えたビークルを示す外観図である。
図１に示すビークル５０は、車体５１及び車輪５２を備えている。ビークル５０は、２つの車輪５２を有する自動二輪車である。車輪５２は、ビークル５０の車体５１に対して、ビークル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。
ビークル５０は、制御装置１０、４ストロークエンジン２０、巻掛伝動体５９ａ、及び複数の伝動車５９ｂを備えている。４ストロークエンジン２０を単にエンジン２０とも称する。制御装置１０及びエンジン２０は、車体５１に設けられている。
巻掛伝動体５９ａは、無端であり、複数の伝動車５９ｂに巻き掛けられている。巻掛伝動体５９ａは伝動車５９ｂの回転に伴い循環的に移動する。本実施形態において、巻掛伝動体５９ａは、複数の伝動車５９ｂと噛み合うように構成されている。巻掛伝動体５９ａはチェーンである。伝動車５９ｂはスプロケットである。
エンジン２０は、変速機５８を介して巻掛伝動体５９ａを駆動する。エンジン２０の駆動力は、巻掛伝動体５９ａ及び伝動車５９ｂを介して車輪５２に伝達される。エンジン２０は、車輪５２を駆動する。
巻掛伝動体５９ａ及び複数の伝動車５９ｂは、エンジン２０の駆動力を伝動する。巻掛伝動体５９ａ及び複数の伝動車５９ｂの内の少なくとも一つの要素を、伝動要素５９とも称する。
【００５７】
制御装置１０は、エンジン２０の失火を検出する。制御装置１０は、本発明の失火検出装置の一例に相当する。本明細書では、制御装置１０を、失火検出装置１０とも称する。また、制御装置１０は、エンジン２０の制御を行う。
【００５８】
［制御装置］
図２は、図１に示す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。
【００５９】
図２に示す制御装置（失火検出装置）１０は、４ストロークエンジン２０（エンジン２０）に係る装置である。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２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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
図３は、図２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、周期的変動検出部１２、周期的変動報知部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２参照）が、図２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。
【００６４】
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。
周期的変動検出部１２は、エンジン２０の回転変動に含まれ、伝動要素５９（図１参照）の循環周期で繰り返される変動を検出する。周期的変動検出部１２は、回転速度取得部１１により得られるクランクシャフト２１の回転速度に基づいて、伝動要素５９の循環周期で繰り返される周期的変動を検出する。本実施形態の周期的変動検出部１２は、巻掛伝動体５９ａの循環周期で繰り返される周期的変動を検出する。
周期的変動報知部１３は、周期的変動検出部１２による周期的変動の検出結果を表す検出情報を、制御装置１０の外部の表示装置３０に出力する。これにより周期的変動の検出が報知される。周期的変動報知部１３を情報出力部１３とも称する。
失火判定部１４は、回転速度取得部１１により得られるクランクシャフト２１の回転速度に基づいて、エンジン２０の失火を検出する。失火判定部１４は、悪路走行の検出を行う。詳細には、失火判定部１４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及び制御装置１０を搭載するビークル５０（図１参照）が悪路を走行しているか否か検出する。なお、失火判定部１４は、例えば、回転速度取得部１１により得られる回転速度によらず、悪路の走行を検出してもよい。例えば、悪路の走行は、例えば、車輪５２の回転速度に基づいて検出されてもよい。
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す失火検出情報を表示装置３０に出力する。これにより失火の検出が報知される。また、失火報知部１５は、悪路走行の検出結果も出力する。
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。
【００６５】
図４は、図３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４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、周期的変動検出部１２が、エンジン２０の回転変動に含まれた、伝動要素５９の循環周期で繰り返される周期的変動を検出する（Ｓ１３）。周期的変動検出部１２によって周期的変動が検出された場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、周期的変動報知部１３が、周期的変動の検出を表す検出情報を出力する。周期的変動検出部１２によって伝動要素５９の循環周期で繰り返される周期的変動が検出されない場合（Ｓ１４でＮｏ）、失火判定部１４が、エンジン２０の失火の有無の判定を行う（Ｓ１６）。また、失火判定部１４は、悪路走行の検出も行う。なお、回転速度取得部１１、周期的変動検出部１２、周期的変動報知部１３、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によって悪路走行が検出された場合（Ｓ１７でＹｅｓ）、失火報知部１５が悪路走行の検出結果を表す情報も出力する（Ｓ１８）。失火判定部１４によって悪路走行が検出されず（Ｓ１７でＮｏ）、かつ、失火が有りと判定された場合（Ｓ１９でＹｅｓ）、失火報知部１５が失火の検出結果を表す情報を出力する（Ｓ２１）。
なお、回転速度取得部１１、周期的変動検出部１２、周期的変動報知部１３、失火判定部１４、失火報知部１５、及び燃焼制御部１６が動作する順は、図４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が失火有りの情報を出力する必要はない。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、記憶され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が失火有りの情報を出力してもよい。この場合の所定の条件は、例えば、所定の頻度で失火有りの判定が行われることである。また、必ずしも、失火判定部１４が悪路走行を判定するごとに失火報知部１５が悪路走行の情報の出力を行う必要はない。例えば、失火判定部１４により悪路走行の判定が行われるごとに、失火判定部１４が悪路走行の判定結果を記憶しておき、記憶された悪路走行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が悪路走行の情報を出力してもよい。また、必ずしも、周期的変動検出部１２が周期的変動を判定するごとに周期的変動報知部１３が周期的変動の検出結果の情報の出力を行う必要はない。例えば、周期的変動検出部１２により周期的変動の判定が行われるごとに、周期的変動報知部１３が周期的変動の判定結果を記憶しておき、記憶された周期的変動の判定結果が所定の条件を満たした場合に、周期的変動報知部１３が周期的変動の情報を出力してもよい。また、図２に示す表示装置３０が例えば、制御装置１０と任意のタイミングで接続される診断装置である場合、周期的変動報知部１３又は失火報知部１５は、表示装置３０が制御装置１０と接続された時に情報を出力してもよい。
続いて、図３及び図４に示す各部の詳細を説明する。
【００６６】
［回転速度取得部］
回転速度取得部１１は、回転センサ１０５（図２参照）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。
【００６７】
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、ビークル５０の構造といったエンジン２０の外的要因による変動が含まれる場合がある。
【００６８】
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１の例を示すグラフである。
図５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５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、伝動要素５９の循環周期で繰り返される周期的変動を含まない場合の回転速度が示されている。図５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。
【００６９】
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。
また、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。
【００７０】
本実施形態の説明では、回転速度として、回転速度ＯＭＧ、及び平均化された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。
【００７１】
［失火判定部］
図３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。失火判定部１４は、回転速度取得部１１で得られたクランクシャフト２１の回転速度に基づいてエンジン２０の失火の有無を判定する。
失火判定部１４は、エンジン２０の回転速度ＯＭＧ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。
【００７２】
図６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６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６のグラフは、図５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５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５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。
図６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。
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６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６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。
【００７３】
各位置「０」，「１」，「２」，…における回転速度ＯＭＧの値を、ＯＭＧ０，ＯＭＧ１，ＯＭＧ２，…と表す。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。
【００７４】
図６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６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。
【００７５】
失火判定部１４は、エンジン２０の回転速度ＯＭＧ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。
【００７６】
詳細には、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を用いる。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６の＃２Ｓ）に対応する。「０」の位置は、第３の気筒の吸気行程（図６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ＯＭＧ２と回転速度ＯＭＧ０の差である。ここで、回転速度ＯＭＧ２は、図６に示す「２」の位置の回転速度である。また、回転速度ＯＭＧ０は、「０」の位置での回転速度である。
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ＯＭＧ８と回転速度ＯＭＧ６の差である。ここで、回転速度ＯＭＧ６は、「６」の位置での、エンジン２０の回転速度ＯＭＧである。また、回転速度ＯＭＧ８は、「８」の位置での回転速度である。
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、所定の失火判定範囲内にある場合には、失火有りと判断する。これは、失火の場合における変動量の差が、所定の範囲に分布するためである。失火判定部１４は、例えば、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。失火判定値ＣＫは、失火判定範囲の下限である。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。
【００７７】
図６の破線ＭＳ＿ＯＭＧは、失火が生じた場合の回転速度の変動を示している。破線ＭＳ＿ＯＭＧは、第１の気筒の爆発行程（＃１Ｗ）において、失火が生じた場合の回転速度の変動を概略的に示している。失火が生じた場合、爆発による回転速度の上昇が生じないため、第１の気筒の前の気筒の爆発行程（＃３Ｗ）から、第１の気筒の次の気筒の爆発行程（＃２Ｗ）まで、回転速度が低下し続ける。つまり、「０」の位置における回転速度ＯＭＧ０が、失火が生じない場合と比べて低い。このため、「０」の位置における第１の変動量は、失火が生じない場合と比べ増大する。この場合、「０」の位置における変動指標ΔＯＭＧは、失火が生じない場合と比べて増大する。変動指標ΔＯＭＧが失火判定値ＣＫよりも大きい場合、失火ありと判断される。
【００７８】
変動指標ΔＯＭＧは、上述した失火の他の要因によっても増大し得る。変動指標ΔＯＭＧは、例えば、エンジン２０を搭載したビークル５０（図１参照）が平坦路ではなく悪路を走行する場合に増大する。ビークル５０が悪路を走行する場合、路面の凹凸等による負荷の変動が、車輪５２（図１参照）から伝動要素５９等を介して、エンジン２０のクランクシャフト２１に伝達される。この結果、回転速度ＯＭＧが変動する。回転速度ＯＭＧの変動に含まれる、悪路の走行に起因する変動が増大すると、失火判定部１４が適切な失火の判定を実施できなくなる。
悪路の走行に起因して回転速度が変動する場合、回転速度はランダムな変動を含む。即ち、回転速度の変化の周期は不規則である。また、回転速度の変化量も不規則である。従って、第１の変動量及び第２の変動量がランダムに変化する。従って、変動指標ΔＯＭＧがランダムに変化する。失火判定部１４は、変動指標ΔＯＭＧが上述した失火判定範囲外にある場合、ビークル５０（図１参照）が悪路を走行していると判定する。例えば、変動指標ΔＯＭＧが所定の悪路判定値を超える頻度が所定の値を超える場合、ビークル５０（図１参照）が悪路を走行していると判定される。例えば、悪路判定値は、ビークル５０が平坦路を失火なしで走行している場合に、変動指標ΔＯＭＧが取り得る上限値に設定されている。悪路判定値は、失火判定値ＣＫよりも小さい。ただし、悪路の走行時における変動指標ΔＯＭＧは、失火判定値ＣＫを超える場合がある。
なお、判定として、変動指標ΔＯＭＧが判定値を超えた頻度を判定する例を説明した。しかし各判定はこれに限られず、例えば、変動指標ΔＯＭＧが判定値を超えた回数に基づいて行われてよい。
【００７９】
悪路の走行による回転速度の変動は、エンジン２０自体又はビークル５０の構造又は性能に起因する変動ではない。悪路の走行による回転速度の変動は、エンジン２０又はビークル５０が置かれた一時的な環境を反映している。
【００８０】
［失火報知部］
失火報知部１５は、失火判定部１４による失火の判定結果を報知する。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３参照）に失火有りの表示を行わせる。また、失火報知部１５は、表示装置３０に悪路走行の情報を表示させる。失火判定部１４によって悪路の走行が検出された場合、悪路走行の検出結果を表す失火情報を表示装置３０に出力する。
表示装置３０は、例えば、ランプである。表示装置３０は、失火の表示及び悪路走行の表示を兼用するものであってもよい。また、表示装置３０は、画像表示であってもよい。表示装置３０は、例えば、ビークル５０の点検・修理時に制御装置１０に接続される診断装置であってもよい。この場合、表示装置３０は、制御装置１０に常時接続されていなくともよい。失火報知部１５は、ビークル５０の運転時、失火判定部１４による判定の結果を表す情報をメモリ１０２に記憶しておく。失火報知部１５は、表示装置３０としての診断装置が制御装置１０接続された時に、メモリ１０２に記憶された情報を出力する。その結果、表示装置３０としての診断装置が失火判定部１４による判定の結果を表示する。この場合、表示装置３０は、判定の結果の履歴を表示する。
【００８１】
上述した失火判定部１４による失火の有無の判別の処理をまとめて、図６を参照しながら説明する。
失火判定部１４は、回転速度の変動量の、所定のクランク角度期間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、回転速度の第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、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期間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期間は、例えば７２０度クランク角度である。
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。失火判定部１４は、第１の変動量と第２の変動量との差が、所定の失火判定範囲内にある場合には、失火有りと判断する。
【００８２】
第１の変動量又は第２の変動量は、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度クランク角度期間の経過後における変化について判断する。これによって、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度クランク角度期間の経過後の変化が判断されることによって、同じ行程についての回転速度の変化が判断される。従って、変化を判断する対象のクランク角度位置による影響が抑制される。従って、失火の検出において、制御に応じた加速又は減速の影響が抑えられる。
【００８３】
失火以外に起因する回転変動には、上記の加速又は減速による回転変動以外に、伝動要素５９の劣化に起因する回転変動が含まれ得る。伝動要素５９は、エンジン２０が駆動する機構であり、また、エンジン２０が搭載されるビークル５０の部品である。従って、伝動要素５９の劣化による回転変動は、悪路走行のような一時的な環境による回転変動とは本質的に異なる。
【００８４】
［周期的変動検出部］
図３の周期的変動検出部１２は、エンジン２０の回転変動に含まれ、伝動要素５９の循環周期で繰り返される周期的変動を検出する。周期的変動検出部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、周期的変動を検出する。より詳細には、周期的変動検出部１２は、伝動要素５９の循環周期と、回転速度取得部１１で得られたクランクシャフト２１の回転速度とに基づいて、周期的変動を検出する。
周期的変動検出部１２は、巻掛伝動体５９ａの循環周期で繰り返される周期的変動を検出することによって、巻掛伝動体５９ａの異常状態を検出する。
【００８５】
図７（Ａ）は、クランクシャフト２１の回転速度の測定例を示すグラフである。図７（Ａ）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ＯＭＧを示す。図７（Ａ）のグラフは、図６のグラフよりも広い回転角度の範囲を表している。また、図７（Ａ）のグラフは、図６のグラフよりも広い回転速度の範囲を表している。このため、回転速度ＯＭＧの変動は、図６のグラフよりも細かく描かれている。
図７のグラフは、エンジン２０が搭載されたビークル５０を走行させた場合の回転速度を示している。図７（Ａ）には、エンジン２０の燃焼動作に伴う回転速度の変動が示されている。
図７（Ｂ）は、巻掛伝動体５９ａとして、劣化した巻掛伝動体が用いられた場合におけるクランクシャフト２１の回転速度の測定例を示すグラフである。図７（Ｂ）の縦軸及び横軸は、図７（Ａ）の縦軸及び横軸とそれぞれ同じである。図７（Ｂ）の縦軸及び横軸のスケールは、図７（Ａ）の縦軸及び横軸のスケールとそれぞれ同じである。
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）のいずれのグラフも、悪路走行時でなく、且つ、エンジン２０の失火が生じていない状態での回転速度を示している。図７（Ｂ）のグラフに示す回転速度は、劣化した巻掛伝動体５９ａの影響を受けている。劣化した巻掛伝動体５９ａが用いられた場合の回転速度は、劣化していない正常な巻掛伝動体５９ａが用いられた場合の回転速度の変動とは異なる変動を含んでいる。
【００８６】
正常な巻掛伝動体５９ａを用いた場合の回転速度の変動（図７（Ａ））と異なる変動の振幅は、図７（Ａ）に示すエンジン２０の燃焼動作に伴う変動の振幅よりも大きい。正常な巻掛伝動体５９ａを用いた場合の回転速度の変動と異なる変動は、所定の循環周期で繰り返されている。
【００８７】
図８は、劣化した巻掛伝動体５９ａが用いられた場合のクランクシャフト２１の回転速度の変動を拡大して示すグラフである。図８は、図７（Ｂ）の一部を拡大したグラフに相当する。
【００８８】
図８に示す回転速度ＯＭＧには、伝動要素５９（図１参照）の循環周期で繰り返される周期的変動が含まれている。図８に示す例において、回転速度ＯＭＧは、巻掛伝動体５９ａの循環周期で繰り返される周期的変動を含んでいる。
図８のグラフには、巻掛伝動体５９ａの循環周期Ｐｃが示されている。循環周期Ｐｃは、循環周期Ｐｃでの変動の繰返しが分かりやすいよう、複数の極値を代表する典型的な極値Ｈに対応して示されている。極値Ｈは極大値Ｈである。また、循環周期Ｐｃは、極値Ｈとは別の極値Ｌにも対応して示されている。極値Ｌは極小値Ｌである。極値Ｈ，Ｌは、回転速度ＯＭＧに含まれる極値の一例である。回転速度ＯＭＧは、極値Ｈ，Ｌ以外の極値を有している。図８では、例として、一つの循環周期Ｐｃ内の極値に符号ｐｋが付されている。
極値Ｈ，Ｌを含む複数の極値ｐｋは、循環周期Ｐｃで繰り返される。詳細には、極値ｐｋは、循環周期Ｐｃごとに異なる値を有する。また、全ての極値が循環周期Ｐｃで繰り返すとは限らない。詳細には、回転速度ＯＭＧは、循環周期Ｐｃで複数の極値ｐｋを繰り返す傾向を有する。つまり、回転速度ＯＭＧは、循環周期Ｐｃで繰り返される周期的変動を有する。
【００８９】
図８に示す循環周期Ｐｃで繰り返される周期的変動は、伝動要素５９（図１参照）の劣化に起因している。
【００９０】
図３の周期的変動検出部１２は、巻掛伝動体５９ａの循環周期Ｐｃ（図８参照）で繰り返される周期的変動を検出する。
周期的変動検出部１２は、回転速度取得部１１で得られたクランクシャフト２１の回転速度と、当該回転速度が得られた時よりも循環周期Ｐｃの自然数倍の期間前に回転速度取得部１１で得られたクランクシャフト２１の回転速度とを用いる演算を行う。これによって、周期的変動検出部１２は、循環周期Ｐｃで繰り返される周期的変動を検出する。これによって、周期的変動検出部１２は、伝動要素５９としての巻掛伝動体５９ａの異常状態を検出する。
【００９１】
周期的変動検出部１２は、少なくとも、伝動要素５９の循環周期で繰り返される周期的変動の振幅が、エンジン２０の燃焼動作に伴う変動の振幅よりも大きい場合に、周期的変動を検出する。
周期的変動検出部１２は、詳細には、循環周期Ｐｃで繰り返す周期的変動の相互間の相関が大きいほど、演算結果の値が大きくなる演算を行う。また、周期的変動検出部１２は、周期的変動の振幅が大きいほど、演算結果の値が大きくなる演算を行う。
【００９２】
周期的変動検出部１２は、詳細には、回転速度ＯＭＧに対し、循環周期Ｐｃの自然数倍を検出周期とした自己相関関数を算出する。周期的変動検出部１２は、より詳細には、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対し、循環周期Ｐｃ遅れた回転速度の値との積を演算する。
演算した積が所定の判定値よりも大きい場合、周期的変動検出部１２は、巻掛伝動体５９ａの劣化に起因した回転速度の変動が含まれていると判定する。判定値は、実測又はシミュレーションによって予め定められる。
【００９３】
周期的変動検出部１２は、循環周期Ｐｃで繰り返す周期的変動の相互間の相関が大きいほど、演算結果の値が大きくなり、周期的変動の振幅が大きいほど、演算結果の値が大きくなる演算を行う。このため、判定値を調整することにより、失火判定に影響を与える回転速度の変動が高い精度で検出される。
【００９４】
本実施形態において、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。周期的変動検出部１２は、回転速度取得部によってクランク角度を基準として取得された回転速度に基づいて、伝動要素５９の循環周期Ｐｃで繰り返される周期的変動を検出する。詳細には、循環周期Ｐｃは、クランクシャフト２１の回転速度と、変速機５８における変速比に基づいて決定される。
【００９５】
巻掛伝動体５９ａによる回転速度の変動は、エンジンの外的要因による変動である。しかし、巻掛伝動体５９ａ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の変動に応じて動的に変化する。このため、一定の時間を基準として回転速度を取得した場合、巻掛伝動体５９ａに起因する回転速度の変動の検出は困難である。
本実施形態では、エンジンの外的要因である巻掛伝動体５９ａによる回転速度の変動が、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、巻掛伝動体５９ａの劣化に起因する回転速度の変動が高い精度で検出される。
【００９６】
巻掛伝動体５９ａと伝動車５９ｂとの噛み合いに起因して生じる回転速度の変動は、回転速度のうねりではなく、比較的急峻な変動である。周期的変動検出部１２は、上記の噛み合いに起因して生じる回転速度の変動を検出するので、巻掛伝動体５９ａの劣化に起因する回転速度の変動が高い精度で検出される。
【００９７】
［周期的変動報知部］
周期的変動報知部（情報出力部）１３は、周期的変動検出部１２による周期的変動の検出結果を表す変動検出情報を表示装置３０に出力する。これにより周期的変動の検出が報知される。
表示装置３０は、上述したように、例えば、ランプである。表示装置３０は、周期的変動の検出結果の表示、及び失火の表示の表示を兼用するものであってもよい。また、表示装置３０は、上述したように、例えば、ビークル５０の点検・修理時に制御装置１０に接続される診断装置であってもよい。周期的変動報知部１３は、ビークル５０の運転時、周期的変動検出部１２による判定の結果を表す情報をメモリ１０２に記憶しておく。周期的変動報知部１３は、表示装置３０としての診断装置が制御装置１０接続された時に、メモリ１０２に記憶された情報を出力する。その結果、表示装置３０としての診断装置が周期的変動検出部１２による検出結果を表示する。この場合、表示装置３０は、検出結果の履歴を表示する。
例えば、表示装置３０には、失火判定部１４による判定の結果と、周期的変動の検出結果が示される。
周期的変動報知部１３は、失火判定部１４による失火の有無の判定結果の有効性を表す情報として変動検出情報を出力する。変動検出情報に基づく表示装置３０の表示は、失火の判定の有効性が低いことを示す。また、周期的変動報知部１３は、周期的変動検出部１２による周期的変動の検出に基づいて、巻掛伝動体５９ａの異常状態を表す情報として変動検出情報を出力する。変動検出情報に基づく表示装置３０の表示は、巻掛伝動体５９ａの異常状態を示す。
【００９８】
本実施形態において、失火判定部１４は、クランクシャフト２１の回転速度に基づいてエンジンの失火を判定する。
回転速度に、図７（Ｂ）に示すような変動が含まれると、失火判定部１４による失火の有無の判定の精度が低下する。つまり、失火の判定の有効性が低下する。
巻掛伝動体５９ａの劣化は、エンジン２０が駆動する機構の性能に関わる。このため、巻掛伝動体５９ａの劣化に起因する回転速度の変動は、例えばビークルが悪路を走行する場合のような一時的な変動と異なり、恒常的に失火の検出の精度に影響する。つまり、失火判定部１４による判定の精度が恒常的に低下するおそれがある。また、失火判定の精度は、巻掛伝動体５９ａを交換することによって、回復する。巻掛伝動体５９ａは、エンジン２０に関連する部品である。エンジン２０の失火検出の条件として、巻掛伝動体５９ａの状態は、悪路走行のような環境とは本質的に異なる。
【００９９】
本実施形態によれば、巻掛伝動体５９ａの劣化に起因して失火判定部１４による失火判定の精度が低下する状況において、巻掛伝動体５９ａの劣化が検出される。
従って、例えば、失火が検出されない場合に、実際に失火が生じていない場合と、失火判定部１４が検出不能な状態にある場合とが明確に区別される。つまり、失火の判定結果が有効である場合が明確になる。従って、失火判定部１４による判定の結果における信頼性が向上する。
【０１００】
また、周期的変動報知部１３によって、周期的変動検出部１２による検出の結果の情報が制御装置１０の外部に出力される。このため、制御装置１０の外部で失火判定部１４による判定の結果を利用する場合に、結果をそのまま利用してよい場合と、結果をそのまま利用できない場合とが明確になる。つまり、制御装置１０の外部で用いる失火の検出結果が有効である場合が明確になる。
【０１０１】
本実施形態では、図４のフローチャートを参照して説明したように、周期的変動検出部１２によって巻掛伝動体５９ａの循環周期で繰り返される周期的変動が検出された場合（図４のＳ１４でＹｅｓ）、失火の有無の判定（図４のＳ１９）及び判定結果の出力（図４のＳ２１）が停止する。つまり、エンジン２０が作動している期間において、失火の有無の判定が停止する。従って、周期的変動によって失火の判定で誤判定が生じ得る状況において、誤判定の結果の出力が防止される。失火の判定の結果の出力内容における信頼性が向上する。
【０１０２】
本実施形態では、失火判定部１４が悪路走行の判定を行う。本実施形態によれば、失火の判定の精度が低下している原因が明確になる。つまり、悪路走行のような一時的な環境によって失火の判定の精度が低下しているのか、あるいは、エンジン２０と密接に関連する機能によって失火の判定の精度が低下しているのかが明確に区別される。
【０１０３】
周期的変動報知部１３が、周期的変動検出部１２による周期的変動の検出に基づいて、巻掛伝動体５９ａの異常を表す情報として検出情報を出力する。この結果、修理作業及び保守作業による巻掛伝動体５９ａの修理又は交換が促進される。巻掛伝動体５９ａが修理又は交換されることによって、巻掛伝動体５９ａの循環周期で繰り返される周期的変動が低下する。従って、失火判定部１４による判定の信頼性が向上する。
【０１０４】
なお、上記の実施形態では、失火検出装置の例として、３気筒エンジンに係る制御装置を説明した。本発明の失火検出装置はこれに限られず、単気筒エンジンに係る失火検出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。
【０１０５】
また、上記の実施形態では、周期的変動検出部の例として、巻掛伝動体の循環周期で繰り返される変動を検出する周期的変動検出部を説明した。本発明の失火検出装置が備える周期的変動検出部はこれに限られず、巻掛伝動体が巻き掛けられた複数の伝動車の循環周期で繰り返される変動を検出してもよい。伝動車の摩耗に起因する周期的変動が検出される。
また、本発明の失火検出装置が備える周期的変動検出部は、巻掛伝動体及び伝動車のそれぞれの循環周期で繰り返される変動を検出してもよい。巻掛伝動体及び伝動車それぞれの摩耗に起因する周期的変動が検出される。
【０１０６】
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】
【０１０７】
１０    制御装置（失火検出装置）  
１１    回転速度取得部
１４    失火判定部
１２    周期的変動検出部
１３    周期的変動報知部（情報出力部）
２０    エンジン
２１    クランクシャフト（回転体）
５０    ビークル
５９    伝動要素
５９ａ  巻掛伝動体
５９ｂ  複数の伝動車
【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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