(57)【要約】エンジンのサイクル毎に、過給器のターボ回転数の時間的変化を検出する。ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定し、複数サイクルにわたって気筒毎に積算する。積算結果を気筒毎に比較することにより、複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する。
2020148805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定装置であって、
前記エンジンのサイクル毎に、前記過給器のターボ回転数の時間的変化を検出するターボ回転数検出部と、
前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定する第１振動成分特定部と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第１振動成分を気筒毎に積算する第１積算部と、
前記第１積算部の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する第１ばらつき算出部と、
を備える、エンジンの運転状態判定装置。
【請求項２】
前記第１積算部は、前記エンジンの運転状態に関する正規化処理が実施された前記第１振動成分を積算する、請求項１に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項３】
前記脈動成分の振幅が所定値以下である場合、処理を禁止する、請求項１又は２に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項４】
前記第１振動成分特定部は、クランク軸の回転状態に同期する基準信号に基づいて、前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる前記第１振動成分を、各気筒に対応づける、請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項５】
前記第１ばらつき算出部の算出結果に基づいて、前記エンジンの異常の有無を判定する第１判定部を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項６】
前記第１ばらつき算出部は、各気筒に対応する前記第１振動成分の積算結果について分散値を前記ばらつきとして算出し、
前記第１判定部は、前記分散値が第１閾値以上である場合に、前記エンジンに異常があると判定する、請求項５に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項７】
前記第１ばらつき算出部は、各気筒に対応する前記第１振動成分の積算結果について前記積算結果の平均値との差分を前記ばらつきとして算出し、
前記第１判定部は、前記差分が第２閾値以上である気筒について異常があると判定する、請求項５又は６に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項８】
前記第１判定部において前記エンジンに異常があると判定された場合、前記エンジンの運転パラメータに対して補正制御の実施を命令する補正制御命令部を更に備え、
前記第１判定部は、前記補正制御の実施回数が所定回数以上である場合、前記第１ばらつき算出部の算出結果に関わらず、前記エンジンに異常があると判定する、請求項５から７のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項９】
前記エンジンのサイクル毎に、前記ターボ回転数の時間変動に含まれる各気筒の前記第１振動成分について順位をそれぞれ特定する順位特定部を更に備え、
前記第１積算部は、前記エンジンの複数サイクルにわたって気筒毎に前記順位を積算する、請求項１に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項１０】
各気筒について前記順位の平均値を算出し、各気筒の前記平均値が所定範囲内にあるか否かにもとづいて前記エンジンの異常の有無を判定する、請求項９に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項１１】
前記エンジンのサイクル毎に、前記エンジンのエンジン回転数の時間的変化を検出するエンジン回転数検出部と、
前記エンジン回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第２振動成分を特定する第２振動成分特定部と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第２振動成分を気筒毎に積算する第２積算部と、
前記第２積算部の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する第２ばらつき算出部と、
前記第１ばらつき算出部の算出結果と前記第２ばらつき算出部の算出結果に基づいて、前記エンジンの運転状態を判定する第３判定部を更に備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の運転状態判定装置と、
前記運転状態判定装置の判定結果に基づいて、前記エンジンを制御する車両制御ユニットと、
を備える、車両。
【請求項１３】
過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定方法であって、
前記エンジンのサイクル毎に、前記過給器のターボ回転数の時間的変化を検出する工程と、
前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定する工程と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第１振動成分を気筒毎に積算する工程と、
前記第１振動成分の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する工程と、
を備える、エンジンの運転状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定装置、当該運転状態判定装置を備える車両、及び、エンジンの運転状態判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの性能向上のために、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ：ＥｎｇｉＮｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）等における電子制御技術の開発が進んでいる。複数の気筒を有するエンジンでは、このような電子制御技術の一つとして、気筒間の燃焼状態のばらつきを把握し、そのばらつきに基づいてエンジン異常の有無を判定したり、ばらつきを抑制するための補正制御を行うことが知られている。例えば、把握されたばらつきに基づいて各気筒における燃料噴射量や燃料噴射時期を調整することで、気筒間の個体差や経年劣化を補償することができる。またエンジン全体としてだけでなく、各気筒において空燃費が目標空燃費に一致するように制御することで、気筒間における燃焼状態を均一化することもできる。【０００３】
気筒間の燃焼状態のばらつきを把握するための手法として、各気筒に筒内圧センサを設置したり、各気筒の排気通路に酸素センサを設置することが考えられる。しかしながら、これらの手法では気筒数に応じてセンサを増設する必要があるため、コストが増加してしまう。そこで特許文献１では、増設を伴うことなく既設のセンサで検出可能なエンジン回転数の時間的変動に基づいて気筒間の燃焼状態のばらつきを評価することが提案されている。【０００４】
特許文献１では、エンジン回転数に含まれる脈動成分をクランク角と対応づけることで、各気筒による振動成分を特定し、気筒間の燃焼状態のばらつきを把握している。また、この文献では、エンジンの燃焼状態には一定の運転点においてもランダム要素が含まれるため、所定サイクルにわたって積算することでランダム要素を排除し、各気筒の燃焼状態のばらつきを評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−８２６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、エンジン回転数の変動に基づいて気筒間のばらつきを把握しているが、エンジン回転数が検出されるクランク軸等は車軸側に連結されているため、エンジン回転数には車軸側（例えば走行路面）の外乱要因による影響が少なからず含まれる。そのため、車両の走行状態によっては外乱要因が大きくなってしまい、気筒間のばらつきを精度よく把握することが難しいことある。【０００７】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、気筒間のばらつきを精度よく評価することにより、エンジンの運転状態を的確に判定可能なエンジンの運転状態判定装置、車両、及び、エンジンの運転状態判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るエンジンの運転状態判定装置は上記課題を解決するために、
過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定装置であって、
前記エンジンのサイクル毎に、前記過給器のターボ回転数の時間的変化を検出するターボ回転数検出部と、
前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定する第１振動成分特定部と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第１振動成分を気筒毎に積算する第１積算部と、
前記第１積算部の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する第１ばらつき算出部と、
を備える。【０００９】
上記（１）の構成によれば、過給器のターボ回転数の時間変化に含まれる脈動成分に基づいて、各気筒に対応する第１振動成分が特定される。各気筒に対応する第１振動成分は複数サイクルにわたってそれぞれ積算されることで、エンジン運転に伴うランダム要素が排除される。このように得られた積算結果を気筒毎に比較することにより、複数の気筒における燃焼状態のばらつきを求めることができる。過給器は排気エネルギによって駆動され、車軸側に連結されていないため、エンジン回転数のように車軸側からの影響を受けない。そのため、ターボ回転数の時間的変化に基づいて算出されるばらつきには、車軸側からの外乱要因が含まれず、良好な精度が得られる。【００１０】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記第１積算部は、前記エンジンの運転状態に関する正規化処理が実施された前記第１振動成分を積算する。【００１１】
ターボ回転数の時間変化に含まれる脈動成分は、エンジンの運転状態に依存して変化する。上記（２）の構成によれば、エンジンの運転状態に関する正規化処理が実施された第１振動成分を積算することで、異なるエンジンの運転状態で検出されたターボ回転数の時間変化に含まれる脈動成分を同等に取り扱い、ばらつきを簡易的ながらも高精度に算出できる。【００１２】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）又は（２）の構成において、
前記脈動成分の振幅が所定値以下である場合、処理を禁止する。【００１３】
ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分の振幅が所定値以下である場合、ノイズ成分が相対的に大きくなる。そのため、上記（３）の構成では、このようにノイズ成分が比較的大きくなる状況下では処理を禁止することで、判定精度の低下を防止できる。【００１４】
（４）幾つかの実施形態では上記（１）から（３）のいずれか一構成において、
前記第１振動成分特定部は、クランク軸の回転状態に同期する基準信号に基づいて、前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる前記第１振動成分を、各気筒に対応づける。【００１５】
上記（４）の構成によれば、内燃機関のクランク軸の回転状態に同期する基準信号を取得することで、ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を的確に識別することができる。【００１６】
（５）幾つかの実施形態では上記（１）から（４）のいずれか一構成において、
前記第１ばらつき算出部の算出結果に基づいて、前記エンジンの異常の有無を判定する第１判定部を備える。【００１７】
上記（５）の構成によれば、各気筒の燃焼状態のばらつきに基づいて、エンジンの異常判定を的確に実施できる。【００１８】
（６）幾つかの実施形態では上記（５）の構成において、
前記第１ばらつき算出部は、各気筒に対応する前記第１振動成分の積算結果について分散値を前記ばらつきとして算出し、
前記第１判定部は、前記分散値が第１閾値以上である場合に、前記エンジンに異常があると判定する。【００１９】
上記（６）の構成によれば、各気筒の燃焼状態のばらつきとして分散値が求められる。そして、当該分散値に基づいてばらつきが大きいと判断された場合に、エンジンに異常があると判定できる。【００２０】
（７）幾つかの実施形態では上記（５）又は（６）の構成において、
前記第１ばらつき算出部は、各気筒に対応する前記第１振動成分の積算結果について前記積算結果の平均値との差分を前記ばらつきとして算出し、
前記第１判定部は、前記差分が第２閾値以上である気筒について異常があると判定する。【００２１】
上記（７）の構成によれば、各気筒の燃焼状態のばらつきとして、各気筒の積算結果について平均値からの差分が求められる。そして、当該差分に基づいてばらつきが大きいと判断された気筒について異常があると判定できる。【００２２】
（８）幾つかの実施形態では上記（５）から（７）のいずれか一構成において、
前記第１判定部において前記エンジンに異常があると判定された場合、前記エンジンの運転パラメータに対して補正制御の実施を命令する補正制御命令部を更に備え、
前記第１判定部は、前記補正制御の実施回数が所定回数以上である場合、前記第１ばらつき算出部の算出結果に関わらず、前記エンジンに異常があると判定する。【００２３】
上記（８）の構成によれば、エンジンに異常がある場合には、エンジンの運転パラメータに対して補正制御を実施することで改善が試みられる。この場合、補正制御の実施回数がカウントされ、そのカウント数が所定回数異以上に達した場合には、内燃機関になんらかの不具合がある可能性が高く、ばらつきの算出結果に関わらず異常判定を行う。【００２４】
（９）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記エンジンのサイクル毎に、前記ターボ回転数の時間変動に含まれる各気筒の前記第１振動成分について順位をそれぞれ特定する順位特定部を更に備え、
前記第１積算部は、前記エンジンの複数サイクルにわたって気筒毎に前記順位を積算する。【００２５】
上記（９）の構成によれば、ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分を解析することで得られる各気筒に対応する第１振動成分を互いに比較することにより、気筒間で順位付けがなされる。このような順位付けは複数サイクルにわたって繰り返され、気筒毎に順位が積算される。そして、各気筒の順位の積算結果を比較することにより、気筒間の燃焼状態のばらつきを把握してもよい。【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では上記（９）の構成において、
各気筒について前記順位の平均値を算出し、各気筒の前記平均値が所定範囲内にあるか否かにもとづいて前記エンジンの異常の有無を判定する。【００２７】
上記（１０）の構成によれば、各気筒の順位の平均値が所定範囲を超えてばらつく場合には、エンジンに異常があると判定できる。【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では上記（１）から（１０）のいずれか一構成において、
前記エンジンのサイクル毎に、前記エンジンのエンジン回転数の時間的変化を検出するエンジン回転数検出部と、
前記エンジン回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第２振動成分を特定する第２振動成分特定部と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第２振動成分を気筒毎に積算する第２積算部と、
前記第２積算部の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する第２ばらつき算出部と、
前記第１ばらつき算出部の算出結果と前記第２ばらつき算出部の算出結果に基づいて、前記エンジンの運転状態を判定する第３判定部を更に備える。【００２９】
上記（１１）の構成によれば、上述のターボ回転数の時間的変化に基づくばらつき算出に加えて、エンジン回転数の時間的変化についても同様にばらつき算出が行われる。このようにターボ回転数及びエンジン回転数に基づく２種類の手法によってばらつきを算出することで、エンジンの運転状態をより詳細に判定できる。【００３０】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る車両は上記課題を解決するために、
上記（１）から（１１）のいずれか一構成の運転状態判定装置と、
前記運転状態判定装置の判定結果に基づいて、前記エンジンを制御する車両制御ユニットと、
を備える。【００３１】
上記（１２）の構成によれば、上述の運転状態判定装置（上記各種態様を含む）は、エンジンを制御する車両制御ユニットとは独立した要素として構成される。運転状態の判定制御は運転状態判定装置で実施され、その判定結果が車両制御ユニットに送られることで、各種車両制御に利用される。このように運転状態判定に関する制御を専用ユニットで処理することで、車両制御ユニットにおける処理負担を効果的に軽減できる。【００３２】
（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係る内燃機関の運転状態判定方法は上記課題を解決するために、
過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定方法であって、
前記エンジンのサイクル毎に、前記過給器のターボ回転数の時間的変化を検出する工程と、
前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定する工程と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第１振動成分を気筒毎に積算する工程と、
前記第１振動成分の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する工程と、
を備える。【００３３】
上記（１３）の構成によれば、過給器のターボ回転数の時間変化に含まれる脈動成分に基づいて、各気筒に対応する第１振動成分が特定される。各気筒に対応する第１振動成分は複数サイクルにわたってそれぞれ積算されることで、エンジン運転に伴うランダム要素が排除される。このように得られた積算結果を気筒毎に比較することにより、複数の気筒における燃焼状態のばらつきを求めることができる。過給器は排気エネルギによって駆動され、車軸側に連結されていないため、エンジン回転数のように車軸側からの影響を受けない。そのため、ターボ回転数の時間的変化に基づいて算出されるばらつきには、車軸側からの外乱要因が含まれず、良好な精度が得られる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、気筒間のばらつきを精度よく評価することにより、エンジンの運転状態を的確に判定可能なエンジンの運転状態判定装置、車両、及び、エンジンの運転状態判定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態に係る運転状態判定装置を備えるエンジンの概略構成図である。
【図２】図１のターボ用制御ユニットの機能ブロック図である。
【図３】図２のターボ用制御ユニットによって実施される運転状態判定方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図４】図２のターボ回転数センサで取得されるターボ回転数の時間的変化の一例である。
【図５】図２の第１積算部における積算結果の一例である。
【図６】各気筒に対応する振幅同士を各サイクルで比較して順位付けし、その順位を積算した結果を示すヒストグラムである。
【図７】各気筒における燃焼状態のばらつきを用いたエンジンの異常判定方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図８】図２の変形例である。
【図９】図８の第３判定部による判定例である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３７】
図１は本発明の少なくとも一実施形態に係る運転状態判定装置を備えるエンジン１の概略構成図である。エンジン１は４気筒エンジンであり、図１では構成をわかりやすく示すために、４気筒のうち１気筒だけを代表的に表している。エンジン１は、例えば車両などに搭載されたディーゼルエンジンであり、エンジン本体２におけるシリンダ４とピストン６の上面とによって画定される燃焼室８を有する。燃焼室８への燃料供給はコモンレールシステム１０（ＣＲＳ）により行われる。コモンレールシステム１０では、燃料タンク（不図示）に貯留された燃料を高圧ポンプ１２で高圧状態にしてコモンレール１３に貯留し、コモンレール１３に貯留された高圧燃料をインジェクタ１４から噴射することにより、燃焼室８に燃料を供給する。
【００３８】
尚、エンジン１はガソリンエンジンあってもよい。またエンジン１は、自動車、トラック、バス、船舶、産業用エンジン等の様々な分野に適用可能である。
【００３９】
エンジン１は、ターボチャージャ２０を備える。ターボチャージャ２０は、エンジン本体２の燃焼室８から排出される排ガスによって回転するタービン２０Ｔ、及び、タービン２０Ｔによって回転駆動するコンプレッサ２０Ｃを有する。より詳細には、エンジン１の吸気通路２２に設置されたコンプレッサ２０Ｃと、エンジン１の排気通路２４に設置されたタービン２０Ｔとが回転軸２０Ｓで連結されている。そして、エンジン本体２の燃焼室８から排出される排ガスが排気通路２４を通って外部に向けて流れる際にタービン２０Ｔを回転させることにより、タービン２０Ｔと同軸で結合されたコンプレッサ２０Ｃが回転し、吸気通路２２を流れる吸気を圧縮する。
【００４０】
吸気通路２２は、吸気の取り入れ口である不図示の吸気ダクトとコンプレッサ２０Ｃの入口（吸気流入口）とを連通する上流側吸気通路２２Ａ、及び、コンプレッサ２０Ｃの出口（吸気排出口）とエンジン本体２の吸気ポート２６とを連通する下流側吸気通路２２Ｂから形成されている。つまり、吸気ダクト（不図示）から吸入された空気（吸気）はエンジン本体２の燃焼室８に向けて上流側吸気通路２２Ａ、下流側吸気通路２２Ｂの順に吸気通路２２を流れる。上流側吸気通路２２Ａを流れる際には、吸気は、上流側吸気通路２２Ａに設けられたエアクリーナ２８を通過することよって吸気に含まれる塵や埃などの異物が除去された後、コンプレッサ２０Ｃを入口から出口へと通過する際に圧縮される。また、コンプレッサ２０Ｃにより圧縮された吸気は、下流側吸気通路２２Ｂを燃焼室８に向けて流れる際に、下流側吸気通路２２Ｂに設けられた、冷却により吸気密度を高めるためのインタークーラ３０、スロットルバルブ３２を順に通過し、燃焼室８に入ることになる。
【００４１】
排気通路２４は、エンジン本体２の排気ポート３４とタービン２０Ｔの入口（排気流入口）とを連通する上流側排気通路２４Ａと、タービン２０Ｔの出口（排気排出口）と外部とを連通する下流側排気通路２４Ｂとから形成されている。燃焼室８での燃焼により生じた排ガス（燃焼ガス）は、外部に向けて上流側排気通路２４Ａ、下流側排気通路２４Ｂの順に排気通路２４を流れる。排気通路２４の上流側排気通路２４Ａを通過した排ガスは、タービン２０Ｔを入口から出口へと通過する際にタービン２０Ｔを回転させる。その後、下流側排気通路２４Ｂを通って外部に向けて流れる。
【００４２】
ターボチャージャ２０は、例えばＶＧ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）ターボチャージャ（可変容量型ターボチャージャ）であり、タービン動翼へ流入する排ガスの流速を調整可能な可変ノズル機構（不図示）を有する。可変ノズル機構は、エンジン１の運転状態に合わせてノズル開度を調整し、タービン動翼へ向かう排ガス圧力を調整することにより、過給圧を最適条件にコントロールする。具体的には、周知なように、エンジン１の低回転時にはノズル開度を小さくして排ガス圧力を高め、逆に、エンジン１の高回転時にはノズル開度を大きくする。
尚、ターボチャージャ２０は、不図示のウエストゲート弁（ＷａｓｔｅｇａｔｅＶａｌｖｅ）を備えるウエストゲート弁付きターボチャージャであってもよい。
【００４３】
コンプレッサ２０Ｃによる過給圧（ブースト圧）を検出するために、ブースト圧センサ３６が下流側吸気通路２２Ｂに設置されている。またコンプレッサ２０Ｃの入口の圧力（入口圧力）を検出可能な入口圧力センサ３７と、コンプレッサ２０Ｃへ流入する吸気量を検出可能な吸気量センサ３８とが上流側吸気通路２２Ａに設置されている。
【００４４】
尚、エンジン１の各気筒のサイクルは、エンジン１のクランク角θを検出可能なクランク角センサ４０の検出値から判定可能に構成されている。
【００４５】
またターボチャージャ２０には、ターボチャージャ２０のターボ回転数Ｎｔを検出するためのターボ回転数センサ４２が設けられている。ターボ回転数センサ４２では、ターボ回転数Ｎｔを時系列的に連続検出することにより、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化が検出される。またエンジン１には、エンジン回転数Ｎｅを検出するためのエンジン回転数センサ４４が設けられている。エンジン回転数センサ４４では、エンジン回転数Ｎｅを時系列的に連続検出することにより、エンジン回転数Ｎｅの時間的変化が検出される。
【００４６】
上記構成を有するエンジン１には、制御ユニットとして、ターボ用制御ユニット１００と、エンジン用制御ユニット２００とが設けられる。ターボ用制御ユニット１００は、ターボチャージャ２０の各種制御を実施するための専用ユニットであり、例えば、エンジン１の運転状態に合わせてノズル開度を調整し、タービン動翼へ向かう排ガス圧力を調整することにより、過給圧を最適条件にコントロールする。尚、エンジン１の運転状態は、例えば、ブースト圧センサ３６、入口圧力センサ３７、吸気量センサ３８の各検出値に基づいて、コンプレッサ２０Ｃの運転点を、入口圧力に対する出口圧力の圧力比（出口圧力／入口圧力）及び吸気量により検出することで特定可能に構成される。
【００４７】
ターボ用制御ユニット１００は、エンジン１のメイン制御ユニットであるエンジン用制御ユニット２００とは独立的に構成されている。ターボ用制御ユニット１００は、本発明の少なくとも一実施形態に係る運転状態判定装置として機能するように構成されており、例えば、本発明の少なくとも一実施形態に係る運転状態判定方法を実行するためのプログラムがインストールされた電子演算装置によって構成される。この場合、プログラムは所定の記録媒体に記録されていてもよく、電子演算装置に搭載される読み取り装置で読み取ることでインストールされる。また、本発明の少なくとも一実施形態に係る運転状態判定方法を実行するためのプログラム、及び、当該プログラムが記録された記録媒体もまた本願発明の範囲に含まれる。
【００４８】
エンジン用制御ユニット２００は、エンジン１のメイン制御ユニットであり、例えば、インジェクタ１４からの燃料噴射量や燃料噴射時期を制御する燃焼制御を実施することにより、エンジン１の運転状態を制御する。このような燃焼制御は、例えば、アクセル開度センサ（不図示）で検出されるアクセルペダルの操作量、車両の走行状態、ターボ用制御ユニット１００から取得されるターボチャージャ２０の運転状態等に基づいて実施されるが、後述するようにターボ用制御ユニット１００から得られる気筒間のばらつきに関する情報に基づいて、ばらつきを抑制するための補正制御等も実施可能に構成されている。
【００４９】
図２は図１のターボ用制御ユニット１００の機能ブロック図であり、図３は図２のターボ用制御ユニット１００によって実施される運転状態判定方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００５０】
ターボ用制御ユニット１００は、図２に示すように、ターボ回転数検出部１０２と、第１振動成分特定部１０４と、正規化処理部１０６と、第１積算部１０８と、第１ばらつき算出部１１０と、第１判定部１１２と、を備える。これらの機能ブロックは、運転状態判定方法をわかりやすく説明するために過給器用制御ユニットの内部構成を例示的に分割したものであるため、各機能ブロックは必要に応じて統合されていてもよいし、更に細分化されてもよい。
【００５１】
運転状態判定方法が実施される際にはまず、ターボ用制御ユニット１００は、ターボ回転数センサ４２からターボ回転数Ｎｔを時間的に連続取得する（ステップＳ１００）。図４は図２のターボ回転数センサ４２で取得されるターボ回転数Ｎｔの時間的変化の一例である。図４に示すように、ターボ回転数Ｎｔは、エンジン１の運転状態に対応する代表値Ｎｔｓの近傍において、時間的に変動する脈動成分を含む。この脈動成分は、エンジン１が有する気筒数に対応する周波数を有する。本実施形態のエンジン１は４気筒エンジンであるため、１サイクル中に、各気筒に対応する４つの第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４が現れている。
【００５２】
ターボ用制御ユニット１００は、ステップＳ１００で取得したターボ回転数Ｎｔの時間的変化に含まれる脈動成分の振幅を特定し、当該振幅が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。脈動成分の振幅が閾値未満である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ターボ用制御ユニット１００は以降の各ステップの実施を禁止し、処理を終了する。これは、ターボ回転数Ｎｔに含まれる脈動成分の振幅が小さいとノイズ成分が相対的に大きくなるため、判定精度が低下することを防止するためである。一方、脈動成分の振幅が閾値以上である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、脈動成分に含まれるノイズ成分は相対的に小さくなるため、以降の処理が実施される。
尚、脈動成分の振幅は、例えば、１サイクル中に含まれる脈動成分のうち互いに隣接する極大値と極小値との差分として特定される。
【００５３】
続いてターボ回転数検出部１０２は、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化を、エンジン１の１サイクル分取得したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化をモニタリングすることにより、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化に、エンジン１の気筒数に対応する波形が現れたか否かに基づいて１サイクル分の時間変化を取得したか否かが判定される。本実施形態では、エンジン１は４気筒エンジンであるため、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化に４つの波形（第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）が確認された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、１サイクル分の取得が完了したと判定される。一方、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化に４つ未満の波形しか確認されなかった場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、１サイクル分の取得が完了していないとして、処理がステップＳ１００に戻される。
【００５４】
続いて正規化処理部１０６は、ステップＳ１０２で取得された１サイクル分のターボ回転数Ｎｔの時間的変化に対して正規化処理を実施する（ステップＳ１０３）。ターボ回転数Ｎｔの時間的変化に含まれる脈動成分の大きさは、エンジン１の運転点に依存する。そのため、ステップＳ１０３では、異なる運転点で取得された脈動成分を同等に取り扱うための正規化処理が実施される。
【００５５】
本実施形態では、このような正規化処理の一例として次式
ΔＮｔｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ＝（ΔＮｔ−ΔＮｔｍｉｎ）／（ΔＮｔｍａｘ−ΔＮｔｍｉｎ）
が用いられる。ここでΔＮｔは、ターボ回転数Ｎｔの時間変化に含まれる各第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の振幅であり（図４では、第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に対応する振幅ΔＮｔを、それぞれΔＮｔ１、ΔＮｔ２、ΔＮｔ３、ΔＮｔ４で示している）、ΔＮｔｍｉｎは第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の振幅のうち最小の振幅であり、ΔＮｔｍａｘは第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の振幅のうち最大の振幅である。
【００５６】
尚、振幅ΔＮｔは、図４に示すように、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化のうち時間的に増加する領域に基づいて特定される（つまり脈動成分の極小値と、極小値から時間的に遅れ、且つ、最も早い極大値との振幅差として定義される）。これは、ターボチャージャ２０が排気エネルギで駆動される挙動がターボ回転数Ｎｔの増加領域に直接的に関連しているためである。
【００５７】
続いて第１振動成分特定部１０４は、正規化処理が実施されたターボ回転数Ｎｔの時間的変化から、各気筒に対応する振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を特定する（ステップＳ１０４）。図４に示すように、１サイクル分のターボ回転数Ｎｔの時間的変化には各気筒に対応する振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４が含まれる。すなわち、１サイクル分のターボ回転数Ｎｔの時間的変化に含まれる４つの波形は、第１気筒に対応する第１振動成分ｆ１、第２気筒に対応する第２振動成分ｆ２、第３気筒に対応する第３振動成分ｆ３、第４気筒に対応する第４振動成分ｆ４に対応する。
【００５８】
第１振動成分特定部１０４は、エンジン１からクランク軸の回転状態に同期する基準信号として、クランク角センサ４０からクランク角度情報を取得する。このように取得される基準信号を、１サイクル分のターボ回転数Ｎｔの時間的変化に対応づけることにより、脈動成分に含まれる各振動成分がそれぞれどの気筒に対応するかが特定される。
【００５９】
続いて第１積算部１０８は、ステップＳ１０４で特定された各気筒の振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を、エンジン１の複数サイクルにわたって気筒毎に積算する（ステップＳ１０５）。図５は図２の第１積算部１０８における積算結果の一例であり、各気筒の振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の分布がヒストグラムとして示されている。このような積算結果では、エンジン運転に伴うランダム要素が排除されており、各気筒の燃焼状態のばらつきに対応した分布が得られる。
【００６０】
続いてステップＳ１０５の積算処理が、規定回数行われたか否かが判定される（ステップＳ１０６）。積算処理の規定回数は任意でもよいが、積算回数が少ないとエンジン運転に伴うランダム要素が残りやすく、一方で、積算回数が多すぎると演算負担が増加し、またリアルタイム処理が難しくなる。そのため、これらの要素を勘案して積算処理の規定回数が設定されるとよい。尚、図５では、積算処理が十分多い回数実施されることにより、各気筒の分布がガウス分布的に示されている。
【００６１】
続いて第１ばらつき算出部１１０は、複数の気筒間において第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の積算結果を比較することにより、複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する（ステップＳ１０７）。各気筒のばらつきは、例えば、各気筒の第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の積算結果と、積算結果の平均値（図５を参照）との差分を求められてもよいし、各気筒の振動成分の積算結果の分散値として求められてもよい。
【００６２】
尚、前述の実施形態では、図５に示すように、脈動成分から特定された各気筒に対応する第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４をそれぞれ積算し、その積算結果を比較することで気筒間のばらつきを判定していたが、脈動成分から特定された各気筒に対応する第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を各サイクルで比較して順位付けし、その順位を積算した結果に基づいて気筒間のばらつきを判定してもよい。
【００６３】
図６は各気筒に対応する振幅同士を各サイクルで比較して順位付けし、その順位を積算した結果を示すヒストグラムである。図６では、各サイクルに含まれる４つの第１振幅成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４を比較することで、各気筒に対して振幅の大きさ順に順位付けがなされる。つまり、あるサイクルにおいて振幅が大きな気筒から小さな気筒に向けて順に、１位、２位、３位、４位が割り当てられる。このような順位付けを複数サイクルにわたって行い、各気筒における順位を集計することで、図６に示すヒストグラムが得られる。この場合、各気筒について順位の積算値から平均順位を算出し、各気筒の平均順位が基準範囲内に収まるか否かに基づいて、気筒間のばらつきを評価できる。
【００６４】
このように第１ばらつき算出部１１０では、ターボ回転数Ｎｔの時間変化に含まれる脈動成分に含まれる、各気筒に対応する第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の積算結果を比較することにより、複数の気筒における燃焼状態のばらつきを求めることができる。ターボチャージャ２０は排気エネルギによって駆動され、車軸側に連結されていないため、エンジン回転数Ｎｅのように車軸側からの影響を受けない。そのため、ターボ回転数Ｎｔの時間的変化に基づいて算出されるばらつきには、車軸側からの外乱要因が含まれず、良好な精度が得られる。
【００６５】
次に、上述のように算出された各気筒における燃焼状態のばらつきに基づく、エンジン１の異常判定方法について説明する。図７は各気筒における燃焼状態のばらつきを用いたエンジン１の異常判定方法を工程毎に示すフローチャートである。
【００６６】
まず第１判定部１１２は、第１ばらつき算出部１１０から各気筒における燃焼状態のばらつきに関する情報を取得する（ステップＳ２００）。ここで取得される情報は、前述のステップＳ１０７における算出結果である。ここでは、その一例として、各気筒の振動成分の積算結果の分散値として求められる第１ばらつき指標と、各気筒の振動成分の積算結果と積算結果の平均値との差分として求められる第２ばらつき指標と、が取得される。
【００６７】
続いて第１判定部１１２は、ステップＳ２００で取得した各気筒における燃焼状態のばらつきのうち、第１ばらつき指標（各気筒の第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の積算結果の分散値）に基づいて、異常の有無を判定する（ステップＳ２０１）。具体的には、第１ばらつき指標が、異常判定用閾値である第１閾値以下であるか否かにより異常の有無が判定される。その結果、第１ばらつき指標が第１閾値より大きい場合（ステップＳ２０１：ＮＯ）、第１判定部１１２は、気筒内でのばらつきが大きいため、エンジン１に異常が有ると判定する（ステップＳ２０２）。
【００６８】
一方、第１ばらつき指標が第１閾値以下である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、第１判定部１１２は更に第２ばらつき指標（各気筒の第１振動成分ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の積算結果と積算結果の平均値との差分）に基づいて、異常の有無を判定する（ステップＳ２０３）。具体的には、第２ばらつき指標が、異常判定用閾値である第２閾値以下であるか否かにより故障の有無を判定する。その結果、第２ばらつき指標が第２閾値より大きい場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、第１判定部１１２は、気筒間のばらつきが大きいため、エンジン１に故障が有ると判定する（ステップＳ２０４）。
【００６９】
一方、第２ばらつき指標が第２閾値以下である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、第２ばらつき指標を補正制御用閾値である第３閾値と更に比較することにより、ばらつきを抑制するために内燃機関に対して補正制御を実施するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。第３閾値は、典型的には、第２閾値に比べて小さく設定される。この補正制御は、例えば、燃料噴射時期や燃料噴射量を調整することによって、ステップＳ２００で取得した各気筒における燃焼状態のばらつきを軽減するための制御であり、ターボ用制御ユニット１００からエンジン用制御ユニット２００に対して命令されることで実施される。
【００７０】
第２ばらつき指標が第３閾値以上である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、補正制御の実施をエンジン用制御ユニット２００に対して命令し（ステップＳ２０６）、補正制御の実施回数Ｎを加算する（ステップＳ２０７）。そして加算後の補正制御の実施回数Ｎが規定値以下であるか否かが判定される（ステップＳ２０８）。補正制御の実施回数Ｎが規定値より大きい場合（ステップＳ２０８：ＮＯ）、第１判定部１１２は、エンジン１に異常が有ると判定する（ステップＳ２０４）。これは燃焼状態のばらつきが比較的小さい場合であっても、補正制御の実施回数が多い場合には、エンジン１に異常がある可能性が高くなるからである。
【００７１】
一方、補正制御の実施回数Ｎが規定値以下である場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、ターボ用制御ユニット１００は、処理を終了する。また第２ばらつき指標が第３閾値より小さい場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）もまた、実施回数Ｎをリセットし（ステップＳ２０９）、処理を終了する。
【００７２】
このように第１判定部１１２では、第１ばらつき算出部１１０の算出結果である各気筒の燃焼状態のばらつきに基づいて、エンジンの異常判定を的確に実施できる。
【００７３】
続いて上記実施形態の変形例について説明する。図８は図２の変形例である。図８では、ターボ用制御ユニット１００は、前述のターボ回転数検出部１０２と、第１振動成分特定部１０４と、正規化処理部１０６と、第１積算部１０８と、第１ばらつき算出部１１０と、第１判定部１１２と、を備える第１演算部１５０に加えて、エンジン回転数検出部１１４と、第２振動成分特定部１１６と、正規化処理部１１８と、第２積算部１２０と、第２ばらつき算出部１２２と、第２判定部１２４と、を備える第２演算部１６０を有する。
【００７４】
第１演算部１５０は、図１〜図７を参照して前述したように、ターボチャージャ２０のターボ回転数Ｎｔの時間的変化に基づいて気筒間の燃焼状態のばらつきに基づいた異常判定を行う。第２演算部１６０は、第１演算部１５０と比較してターボチャージャ２０のターボ回転数Ｎｔの時間変化に代えてエンジン回転数Ｎｅの時間的変化に基づいて気筒間の燃焼状態のばらつきを算出し、その算出結果を用いて異常判定を行う。すなわち第２演算部１６０はエンジン回転数Ｎｅの時間的変化を用いる点で第１演算部１５０と異なるが、その他は同等の制御を実施することにより、エンジン回転数Ｎｅに基づいた気筒間の燃焼状態のばらつきの算出、及び、当該ばらつきに基づいた異常判定を行う。
【００７５】
また図８では、第１演算部１５０の第１判定部１１２による判定結果と、第２演算部１６０の第２判定部１２４による判定結果とに基づいて、エンジン１の運転状態を判定する第３判定部１２６が備えられている。第１判定部１１２ではターボ回転数Ｎｔの時間的変化に基づくばらつき判定がなされるため、各気筒における排気エネルギのばらつきが評価される。第２判定部１２４ではエンジン回転数Ｎｅの時間的変化に基づくばらつき判定がなされるため、各気筒における燃焼エネルギのばらつきが評価される。そのため第３判定部１２６では、これらの判定結果を組み合わせることで、エンジン１の運転状態をより詳細に判定できる。
【００７６】
図９は図８の第３判定部１２６による判定例である。第３判定部１２６では、上述のように、第１判定部１１２の判定結果と、第２判定部１２４の判定結果との組み合わせにより、エンジン１の運転状態が判定される。図９では、第１判定部１１２の判定結果に基づいて評価される排気エネルギの大小と、第２判定部１２４の判定結果に基づいて評価される燃焼エネルギの大小との組み合わせによって、各気筒の運転状態が４種類の状態のいずれかに分類される。状態１は、排気エネルギ及び燃焼エネルギがともに大きいため、燃料噴射量が他の気筒に比べて多いことを示している。状態２は、排気エネルギが大きく、且つ、燃焼エネルギが小さいため、当該気筒の燃焼効率が悪いことを示している。状態３は、排気エネルギが小さく、且つ、燃焼エネルギが大きいため、当該気筒の燃焼効率が良いことを示している。状態４は、排気エネルギ及び燃焼エネルギがともに小さいため、燃料噴射量が他の気筒に比べて少ないことを示している。
【００７７】
このように第３判定部１２６では、第１判定部１１２の判定結果と第２判定部１２４の判定結果に基づいて、各気筒を分類１〜４のいずれかに分類することで、各気筒の燃焼状態について詳細な解析や故障検知が可能となる。またターボ用制御ユニット１００は、第３判定部１２６の判定結果に基づいてエンジン用制御ユニット２００に対して指令を行うことで、燃料噴射量や燃料噴射時期等のエンジン制御パラメータの補正指示を実施することで、エンジン１の気筒間のばらつきを軽減し、運転状態の改善を図ってもよい。
【００７８】
以上説明したように本発明の少なくとも一実施形態によれば、気筒間のばらつきを精度よく評価することにより、エンジンの運転状態を的確に判定可能なエンジンの運転状態判定装置、車両、及び、エンジンの運転状態判定方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の少なくとも一実施形態は、過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定装置、当該運転状態判定装置を備える車両、及び、エンジンの運転状態判定方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  エンジン
２  エンジン本体
４  シリンダ
６  ピストン
８  燃焼室
１０  コモンレールシステム
１２  高圧ポンプ
１３  コモンレール
１４  インジェクタ
２０  ターボチャージャ
２０Ｃ  コンプレッサ
２０Ｓ  回転軸
２０Ｔ  タービン
２２  吸気通路
２４  排気通路
２６  吸気ポート
２８  エアクリーナ
３０  インタークーラ
３２  スロットルバルブ
３４  排気ポート
３６  ブースト圧センサ
３７  入口圧力センサ
３８  吸気量センサ
４０  クランク角センサ
４２  ターボ回転数センサ
４４  エンジン回転数センサ
１００  ターボ用制御ユニット
１０２  ターボ回転数検出部
１０４  第１振動成分特定部
１０６  正規化処理部
１０８  第１積算部
１１０  第１ばらつき算出部
１１２  第１判定部
２００  エンジン用制御ユニット
【図１】
2020148805.tif 000003
【図２】
2020148805.tif 000004
【図３】
2020148805.tif 000005
【図４】
2020148805.tif 000006
【図５】
2020148805.tif 000007
【図６】
2020148805.tif 000008
【図７】
2020148805.tif 000009
【図８】
2020148805.tif 000010
【図９】
2020148805.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月9日(2021.7.9)
【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】
過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定装置であって、
前記エンジンのサイクル毎に、前記過給器のターボ回転数の時間的変化を検出するターボ回転数検出部と、
前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定する第１振動成分特定部と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第１振動成分を気筒毎に積算する第１積算部と、
前記第１積算部の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する第１ばらつき算出部と、
を備え、
前記第１振動成分特定部は、前記脈動成分のうち時間的に増加する領域に基づいて前記第１振動成分を特定する、エンジンの運転状態判定装置。
【請求項２】
前記領域は、前記脈動成分の極小値と、前記極小値から時間的に遅れ、且つ、最も早い極大値との振幅差である、請求項1に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項３】
前記第１積算部は、前記エンジンの運転状態に関する正規化処理が実施された前記第１振動成分を積算する、請求項１又は２に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項４】
前記脈動成分の振幅が所定値以下である場合、処理を禁止する、請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項５】
前記第１振動成分特定部は、クランク軸の回転状態に同期する基準信号に基づいて、前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる前記第１振動成分を、各気筒に対応づける、請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項６】
前記第１ばらつき算出部の算出結果に基づいて、前記エンジンの異常の有無を判定する第１判定部を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項７】
前記第１ばらつき算出部は、各気筒に対応する前記第１振動成分の積算結果について分散値を前記ばらつきとして算出し、
前記第１判定部は、前記分散値が第１閾値以上である場合に、前記エンジンに異常があると判定する、請求項６に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項８】
前記第１ばらつき算出部は、各気筒に対応する前記第１振動成分の積算結果について前記積算結果の平均値との差分を前記ばらつきとして算出し、
前記第１判定部は、前記差分が第２閾値以上である気筒について異常があると判定する、請求項６又は７に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項９】
前記第１判定部において前記エンジンに異常があると判定された場合、前記エンジンの運転パラメータに対して補正制御の実施を命令する補正制御命令部を更に備え、
前記第１判定部は、前記補正制御の実施回数が所定回数以上である場合、前記第１ばらつき算出部の算出結果に関わらず、前記エンジンに異常があると判定する、請求項６から８のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項１０】
前記エンジンのサイクル毎に、前記ターボ回転数の時間変動に含まれる各気筒の前記第１振動成分について順位をそれぞれ特定する順位特定部を更に備え、
前記第１積算部は、前記エンジンの複数サイクルにわたって気筒毎に前記順位を積算する、請求項１に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項１１】
各気筒について前記順位の平均値を算出し、各気筒の前記平均値が所定範囲内にあるか否かにもとづいて前記エンジンの異常の有無を判定する、請求項１０に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項１２】
過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定装置であって、
前記エンジンのサイクル毎に、前記過給器のターボ回転数の時間的変化を検出するターボ回転数検出部と、
前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定する第１振動成分特定部と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第１振動成分を気筒毎に積算する第１積算部と、
前記第１積算部の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する第１ばらつき算出部と、
前記エンジンのサイクル毎に、前記ターボ回転数の時間変動に含まれる各気筒の前記第１振動成分について順位をそれぞれ特定する順位特定部と、
を備え、
前記第１積算部は、前記エンジンの複数サイクルにわたって気筒毎に前記順位を積算する、エンジンの運転状態判定装置。
【請求項１３】
前記エンジンのサイクル毎に、前記エンジンのエンジン回転数の時間的変化を検出するエンジン回転数検出部と、
前記エンジン回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第２振動成分を特定する第２振動成分特定部と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第２振動成分を気筒毎に積算する第２積算部と、
前記第２積算部の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する第２ばらつき算出部と、
前記第１ばらつき算出部の算出結果と前記第２ばらつき算出部の算出結果に基づいて、前記エンジンの運転状態を判定する第３判定部を更に備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載のエンジンの運転状態判定装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載の運転状態判定装置と、
前記運転状態判定装置の判定結果に基づいて、前記エンジンを制御する車両制御ユニットと、
を備える、車両。
【請求項１５】
過給器が搭載され、複数の気筒を有するエンジンの運転状態判定方法であって、
前記エンジンのサイクル毎に、前記過給器のターボ回転数の時間的変化を検出する工程と、
前記ターボ回転数の時間的変化に含まれる脈動成分から、各気筒に対応する第１振動成分を特定する工程と、
前記エンジンの複数サイクルにわたって、前記第１振動成分を気筒毎に積算する工程と、
前記第１振動成分の積算結果を気筒毎に比較することにより、前記複数の気筒における燃焼状態のばらつきを算出する工程と、
を備え、
前記第１振動成分を特定する工程では、前記ターボ回転数の時間変化のうち時間的に増加する領域に基づいて前記第１振動成分を特定する、エンジンの運転状態判定方法。
【請求項１６】
前記領域は、前記脈動成分の極小値と、前記極小値から時間的に遅れ、且つ、最も早い極大値との振幅差である、請求項1５に記載のエンジンの運転状態判定方法。
【国際調査報告】
2020148805.tif 000012
2020148805.tif 000013
2020148805.tif 000014