(57)【要約】【課題】少なくとも二つの気筒群を有して気筒群毎に排気系が独立している内燃機関の排気系異常判定装置において、機関排気系の異常を正確に判定可能とする。【解決手段】一気筒だけが膨張行程の時にクランク角検出手段により検出されるクランク角度に基づきこの一気筒の燃焼状態を表す値を算出し、一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって（ステップ１０５）、他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時には（ステップ１０７）、一方の気筒群の排気系が異常であると判定する（ステップ１０８）。【選択図】図２
2009270447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの気筒群を有して気筒群毎に排気系が独立している内燃機関の排気系異常判定装置であって、一気筒だけが膨張行程の時にクランク角検出手段により検出されるクランク角度に基づき前記一気筒の燃焼状態を表す値を算出し、一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時には、前記一方の気筒群の排気系が異常であると判定することを特徴とする内燃機関の排気系異常判定装置。
【請求項２】
前記一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、前記他方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値とならない時に、前記一方の気筒群の排気系が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置。
【請求項３】
複数回のサイクルにおいて連続的に前記一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、複数回のサイクルにおいて前記他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時には、前記一方の気筒群の排気系が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系異常判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関排気系には触媒装置等が設けられており、この触媒装置が溶損する等して排気抵抗が高まる排気系異常が発生した時には、早急に機関排気系を修理しなければならず、そのためには、機関排気系の異常を正確に判定することが必要となる。例えば、クランク角検出手段により検出されるクランク角度に基づき燃焼状態を推定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６１３７１
【特許文献２】特開２００６−１６１５７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機関排気系の異常が発生すれば、排気抵抗が高まって新気が気筒内へ供給され難くなるために燃焼が悪化する。それにより、クランク角度に基づき燃焼状態が推定されれば、機関排気系の異常が発生する時には燃焼状態の悪化を判断することができる。しかしながら、燃焼悪化が判断されても、燃焼悪化には他の様々な理由があるために、直ちに機関排気系の異常であると判定することができない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、少なくとも二つの気筒群を有して気筒群毎に排気系が独立している内燃機関の排気系異常判定装置において、機関排気系の異常を正確に判定可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置は、少なくとも二つの気筒群を有して気筒群毎に排気系が独立している内燃機関の排気系異常判定装置であって、一気筒だけが膨張行程の時にクランク角検出手段により検出されるクランク角度に基づき前記一気筒の燃焼状態を表す値を算出し、一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時には、前記一方の気筒群の排気系が異常であると判定することを特徴とする。
【０００７】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気系異常判定装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置において、前記一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、前記他方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値とならない時に、前記一方の気筒群の排気系が異常であると判定することを特徴とする。
【０００８】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気系異常判定装置は、請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置において、複数回のサイクルにおいて連続的に前記一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、複数回のサイクルにおいて前記他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時には、前記一方の気筒群の排気系が異常であると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置によれば、少なくとも二つの気筒群を有して気筒群毎に排気系が独立している内燃機関の排気系異常判定装置であって、一気筒だけが膨張行程の時にクランク角検出手段により検出されるクランク角度に基づきこの一気筒の燃焼状態を表す値を算出し、一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時には、内燃機関の全気筒に共通ではなく、一方の気筒群の全ての気筒だけに共通の燃焼悪化の要因があるとすることができ、それにより、一方の気筒群の排気系が異常であると判定する。
【００１０】
本発明による請求項２に記載の内燃機関の排気系異常判定装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置において、一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、他方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値とならない時には、さらに確実に一方の気筒群の全ての気筒だけに共通の燃焼悪化の要因があるとすることができ、それにより、一方の気筒群の排気系が異常であると判定する。
【００１１】
本発明による請求項３に記載の内燃機関の排気系異常判定装置によれば、請求項１に記載の内燃機関の排気系異常判定装置において、複数回のサイクルにおいて連続的に一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、複数回のサイクルにおいて他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時には、クランク角検出手段の誤検出ではなく、さらに確実に一方の気筒群の全ての気筒だけに共通の燃焼悪化の要因があるとすることができ、それにより、一方の気筒群の排気系が異常であると判定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明による排気系異常判定装置により排気系の異常が判定される内燃機関を示す概略図である。本内燃機関は、例えばＶ型エンジンであり、１は一方の気筒群である第一バンクであり、２は他方の気筒群である第二バンクである。１ａは第一バンク１の第一インテークマニホルドであり、２ａは第二バンク２の第二インテークマニホルドである。第一インテークマニホルド１ａと第二インテークマニホルド２ａとは、共通のサージタンク３に接続され、サージタンク３の上流側の吸気通路４には、スロットル弁５が配置されている。
【００１３】
１ｂは第一バンク１の第一エキゾーストマニホルドであり、２ｂは第二バンク２の第二エキゾーストマニホルドである。第一エキゾーストマニホルド１ｂの下流側の第一排気通路１ｃには、第一触媒装置１ｄが配置されている。また、第二エキゾーストマニホルド２ｂの下流側の第二排気通路２ｃには、第二触媒装置２ｄが配置されている。このように、本内燃機関においては、吸気系は第一バンク１及び第二バンク２の各気筒共通となっているが、排気系は第一バンク１の全気筒と第二バンク２の全気筒とで独立している。
【００１４】
機関排気系には、一般的に触媒装置やターボチャージャのタービンが配置されており、これらが溶損する等の排気系異常が発生した時には直ちに修理が必要となるために、排気系異常を正確に判定しなければならない。
【００１５】
本排気系異常判定装置は、電子制御装置であり、図２に示すフローチャートに従って機関排気系の異常を判定する。先ず、ステップ１０１において、機関負荷及び機関回転数が一定である機関定常運転時であるか否かが判断される。この判断が否定される時にはそのまま終了する。ステップ１０１の判断が肯定される時には、ステップ１０２において、クランク角センサによりクランク角度に対するクランク軸の角速度ｗを検出する。クランク角度に対するクランク軸の角速度ｗは、例えば、各クランク角度の前後１０クランク角度の間の平均角速度とすることができる。
【００１６】
次いで、ステップ１０３において、検出された角速度ｗに基づき、クランク角度に対するクランク軸の角加速度ｄｗ／ｄｔが算出される。クランク角度に対するクランク軸の角加速度ｄｗ／ｄｔは、例えば、各クランク角度の１０クランク角度後までの平均角加速度とすることができる。
【００１７】
内燃機関の燃焼によってクランク軸に発生するトルクである図示トルクＴiは、次式（１）及び（２）によって表すことができる。
Ｔi＝Ｊ＊ｄｗ／ｄｔ＋Ｔf＋Ｔle        （１）
Ｔi＝Ｔp＋Ｔm                          （２）
ここで、式（１）において、Ｊは混合気の燃焼によって駆動される駆動部材の慣性モーメントであり、ｄｗ／ｄｔはクランク軸の角加速度であり、Ｔfは駆動部のフリクショントルクであり、Ｔleは走行時に路面から受ける負荷トルクである。また、式（２）において、Ｔpはシリンダ内の筒内ガス圧によるトルクであり、Ｔmはピストン等の往復慣性質量による慣性トルクである。
【００１８】
式（１）において、機関定常時であれば、フリクショントルクＴf及び負荷トルクＴleは、ほぼ一定であり、いずれかの気筒において燃焼が悪化すると、この燃焼悪化気筒の膨張行程時におけるクランク軸の加速度が低下して図示トルクＴiを低下させることとなる。
【００１９】
それにより、一気筒だけが膨張行程の時のクランク角度範囲内において、クランク角センサにより検出されるクランク角度に基づき算出されたクランク軸の角加速度ｄｗ／ｄｔを設定範囲（一気筒だけが膨張行程の時のクランク角度範囲内において設定された範囲）だけ積分すれば、この積分値は、他の気筒の燃焼に影響されず、この一気筒の燃焼状態を表す値となる。
【００２０】
図３は、四気筒エンジンの場合のクランク角度に対するクランク軸の角加速度ｄｗ／ｄｔの変化を示すグラフであり、＃１気筒だけが膨張行程の時のクランク角度範囲は０°から１８０°であり、＃４気筒だけが膨張行程の時のクランク角度範囲は１８０°から３６０°であり、＃３気筒だけが膨張行程の時のクランク角度範囲は３６０°から５４０°であり、＃２気筒だけが膨張行程の時のクランク角度範囲は５４０°から７２０°である。
【００２１】
これらクランク角度範囲において、例えば、前述の設定範囲は、全体（１８０クランク角度の範囲）されても、また、最初の４５クランク角度の範囲又は最初の９０クランク角度の範囲とされても良く、すなわち、任意のクランク角度範囲とされて良い。六気筒エンジンの場合には、一気筒だけが膨張行程の時のクランク角度範囲は、１２０クランク角度範囲となり、このクランク角度範囲内において、各気筒の燃焼状態を表す値としてのクランク軸の角加速度を積分する範囲が設定されることとなる。
【００２２】
こうして、図２のフローチャートのステップ１０３においてクランク角度に対するクランク軸の角加速度ｄｗ／ｄｔが算出されれば、次いで、ステップ１０４において、各気筒の燃焼状態を表す値（積分値）を算出することができる。機関定常時毎に正常な燃焼に対する燃焼状態を示す基準値が予め設定されており、今回の機関定常時に対する基準値とステップ１０４において算出された各気筒の燃焼状態を表す値とが比較され、燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値となれば、基準値との偏差が設定値より大きくなる。
【００２３】
ステップ１０５においては、第一バンク１の全気筒における燃焼状態を表す各値と基準値との偏差がいずれも設定値より大きくなって、第一バンク１の全気筒の燃焼状態が悪化しているか否かが判断される。第一バンク１の少なくとも一気筒でも燃焼状態を示す値と基準値との偏差が設定値より小さく、少なくとも一気筒でも燃焼状態が悪化していなければ、ステップ１０５の判断は否定され、ステップ１０６へ進む。
【００２４】
ステップ１０６では、第二バンク２の全気筒における燃焼状態を表す各値と基準値との偏差がいずれも設定値より大きくなって、第二バンク２の全気筒の燃焼状態が悪化しているか否かが判断される。第二バンク２の少なくとも一気筒でも燃焼状態を示す値と基準値との偏差が設定値より小さく、少なくとも一気筒でも燃焼状態が悪化していなければ、ステップ１０６の判断は否定され、第一バンク１及び第二バンク２の排気系は異常ないとして終了する。
【００２５】
一方、ステップ１０５の判断が肯定される時にはステップ１０７へ進んで、第二バンク２の全気筒における燃焼状態を表す各値と基準値との偏差が設定値より大きくなって、第二バンク２の全気筒の燃焼状態が悪化しているか否かが判断される。この判断が肯定される時には、第一バンク１及び第二バンク２の全ての気筒の燃焼状態が悪化しており、この時には、燃焼悪化の要因は、第一バンク１及び第二バンク２の全気筒に共通の吸気系の異常等と考えられ、第一バンク１及び第二バンク２の排気系は異常ないとして終了する。
【００２６】
また、ステップ１０７の判断が否定される時、すなわち、第二バンク２の少なくとも一気筒でも燃焼状態が悪化していなければ、第一バンク１の全ての気筒の燃焼悪化の要因は、第一バンク１の気筒だけに共通の排気系であると考えられ、ステップ１０８において、第一バンク１の排気系に異常が発生したと判定する。
【００２７】
また、ステップ１０６の判断が肯定される時、すなわち、第一バンク１の少なくとも一気筒の燃焼状態が悪化しておらず、第二バンク２の全ての気筒の燃焼状態が悪化している時には、第二バンク２の全ての気筒の燃焼悪化の要因は、第二バンク２の気筒だけに共通の排気系であると考えられ、ステップ１０９において、第二バンク２の排気系に異常が発生したと判定する。
【００２８】
ステップ１０８において第一バンク１の排気系に異常が発生したと判定された時、又は、ステップ１０９において第二バンク２の排気系に異常が発生したと判定された時には、警告灯等により運転者に知らせて、早期の修理を促すことが好ましく、また、このような排気系の異常時には、燃料噴射量制御及び点火時期制御等によって燃焼悪化気筒の燃焼を改善しようとしても無理であり、このような燃焼学習制御を禁止することが好ましい。
【００２９】
図２に示すフローチャートにおいて、一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時に、一方の気筒群の排気系が異常であると判定するようにしたが、他方の気筒群の排気系が正常である時には、他方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値とならないはずであり、それにより、一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、他方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値とならない時に、一方の気筒群の排気系が異常であると判定するようにすれば、さらに確実に一方の気筒群の全ての気筒だけに共通の燃焼悪化の要因があることとなり、一方の気筒群の排気系の異常を正確に判定することができる。
【００３０】
また、図２に示すフローチャートにおいて、複数回のサイクルにおいて連続的に一方の気筒群を構成する全ての気筒の燃焼状態を表す各値が燃焼悪化を示す値となって、複数回のサイクルにおいて他方の気筒群を構成する少なくとも一つの気筒の燃焼状態を表す値が燃焼悪化を示す値とならない時に、一方の気筒群の排気系が異常であると判定するようにしても良い。それにより、クランク角センサの誤検出に伴う排気系異常の誤判定を抑制することができる。
【００３１】
また、図２に示すフローチャートにおいて、定常運転毎に機関排気系の異常を判定するようにしたが、全ての定常運転毎に機関排気系の異常を判定しようとすると、全ての定常運転において正常な燃焼状態を示す基準値を予め設定しておかなければならない。それにより、基準値の設定を容易にするために、一つ又は複数の特定定常運転時にだけ機関排気系の異常を判定するようにしても良い。
【００３２】
本排気系異常判定装置により排気系異常が判定される内燃機関は、Ｖ型エンジンに限定されることなく、例えば、直列多気筒内燃機関であっても、排気系が複数の気筒群毎に独立しているものであれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による排気系異常判定装置により排気系異常が判定される内燃機関を示す概略図である。
【図２】本発明による排気系異常判定装置により実施される排気系異常判定のためのフローチャートである。
【図３】クランク角度に対するクランク軸の角加速度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１    第一バンク
２    第二バンク
１ｃ    第一排気通路
２ｃ    第二排気通路
【図１】
2009270447.tif 000003
【図２】
2009270447.tif 000004
【図３】
2009270447.tif 000005