JP4173497B2 - 車両用内燃機関の制御装置および車両走行路面の悪路判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される車両用内燃機関の制御装置および車両走行路面の悪路判定方法に係り、特に、内燃機関の失火判定診断を行う車両用内燃機関の制御装置および車両走行路面の悪路判定方法に関する。

内燃機関（以下、エンジンと云う）の失火を、エンジン回転速度変化より判定し、失火判定時には、その判定結果を、警告ランプ等による診断結果表示手段に表示する技術が知られている。

では、悪路走行によってもエンジン回転速度が変化するから、的確な失火判定診断を行うためには、エンジン回転速度変化が、悪路走行によるものか、失火によるものものかを区別する必要が生じる。

さもなっていると、悪路走行時に、誤った失火判定が行われる可能性があり、失火判定の信頼性が損なわれる。

なお、従来技術として、車両の車速を検出するセンサで車輪加速度を検出し、この車輪加速度を所定の評価方法に基づいて路面の凹凸状態を判別するものがある（例えば、特許文献１）。しかしながら、この技術は、スキッド制御装置、車高制御装置、サスペンション制御装置等のためのもであり、エンジンの失火によるトルク変動の車輪加速度変化のことが考慮されていない。

特開平６−３１８２９７号公報

自動車等の車両に搭載される内燃機関においては、エンジン回転速度の変化より、失火判定を行う場合、エンジン回転速度変化が失火によるものでなくて、悪路走行によることがあるから、エンジン回転速度変化による失火判定だけでは、誤判定が生じる。このため、エンジン回転速度変化より失火判定を正確に行うためには、悪路走行によるエンジン回転速度変化を除外して失火判定を行必要がある。

本発明は、前記のことに鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、車両用内燃機関において、悪路走行の判定を的確に行うことにより、誤判定のない失火判定を行うことにできる車両用内燃機関の制御装置および車両走行路面の悪路判定方法を提供することにある。

前記目的を達成するべく、本発明による車両用内燃機関の制御装置は、車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車両用内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記車両速度検出手段が出力する車両速度信号の周波数解析を行う車両速度信号周波数解析手段と、前記機関回転速度検出手段が出力する機関回転速度信号の周波数解析を行う機関回転速度信号周波数解析手段と、前記車両速度信号の周波数解析結果と前記機関回転速度信号の周波数解析結果を比較し、当該比較結果より、前記車両用内燃機関の回転速度変化が車両の悪路走行によるものか否かを判定する悪路判定手段と、を有する車両用内燃機関の制御装置であって、前記悪路判定手段は、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルを得る手段と、前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段と、得られた２つの信号の周波数のパワスペクトルの大きさを比較する手段とを有し、前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段は、前記車両速度信号の任意の次数のパワスペクトルの周波数に、車両用変速機のギア位置の補正を行い、該ギア位置補正された周波数に一番近い周波数の機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得ることを特徴とする。

本発明による車両用内燃機関の制御装置の他の態様は、車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車両用内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記車両速度検出手段が出力する車両速度信号の周波数解析を行う車両速度信号周波数解析手段と、前記機関回転速度検出手段が出力する機関回転速度信号の周波数解析を行う機関回転速度信号周波数解析手段と、前記車両速度信号の周波数解析結果と前記機関回転速度信号の周波数解析結果を比較し、当該比較結果より、前記車両用内燃機関の回転速度変化が悪路走行によるものか否かを判定する悪路判定手段と、前記車両用内燃機関の回転速度変化より当該車両用内燃機関の失火判定を行う失火判定手段と、前記悪路判定手段によって悪路走行と判定された場合には失火判定手段による失火判定を停止する失火判定停止手段と、を有する車両用内燃機関の制御装置であって、前記悪路判定手段は、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルを得る手段と、前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段と、得られた２つの信号の周波数のパワスペクトルの大きさを比較する手段とを有し、前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段は、前記車両速度信号の任意の次数のパワスペクトルの周波数に、車両用変速機のギア位置の補正を行い、該ギア位置補正された周波数に一番近い周波数の機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得ることを特徴とする。

本発明による車両用内燃機関の制御装置は、好ましくは、前記悪路判定手段は、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルが前記機関回転速度信号の前記任意の次数に相当する周波数のパワスペクトルよりも大きい場合に悪路と判定する。

本発明による車両走行路面の悪路判定方法は、車両速度検出手段によって車両の速度を検出し、機関回転速度検出手段によって車両用内燃機関の回転速度を検出し、前記車両速度検出手段が出力する車両速度信号と前記機関回転速度検出手段が出力する機関回転速度信号の各々の周波数解析を行い、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルが前記機関回転速度信号の前記任意の次数に相当する周波数のパワスペクトルよりも大きい場合に悪路と判定する。

本発明は、悪路走行の場合には、車両速度信号の周波数解析結果のパワスペクトルが機関回転速度信号のパワスペクトルより大きくなり、失火の場合には、その逆となることを踏まえて、車両の走行条件により、比較対象とするパワスペクトルの次数を切替えるようにすることで、車両固有振動等の外乱の影響を軽減することが可能となり、判定精度を向上できる。悪路と判定された場合には、車両用内燃機関の失火診断を停止するので、悪路の影響を失火と誤判定することがない。

本発明による車両用内燃機関の制御装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の制御装置が適用された車両用内燃機関の全体の概念を示す構成図であり、車両用内燃機関（エンジン）２０１は、多気筒エンジン、例えば、４気筒エンジンであり、４個のシリンダボア２２１を有する。４個のシリンダボア２２１の各々にはピストン２２２が設けられており、各シリンダボア２２１において燃焼室２２３が構成されている。なお、図１では、一つの気筒（燃焼室２２３）のみを示している。

エンジン２０１は、吸気系に、吸入する空気量をスロットル絞り弁２０２と、アイドルスピードコントロールバルブ（ＩＳＣバルブ）２０３と、スワールコントロールバルブ２１１を有する。

アイドルスピードコントロールバルブ２０３は、スロットル絞り弁２２０をバイパスして吸気管２０４へ接続された流路の流路面積を制御し、エンジン２０１のアイドル時の回転数を制御する。

スワールコントロールバルブ２１１は、切り欠きのあるバルブであり、オン／オフ（閉弁／開弁）により、吸気の流れに選択的にスワールを作る。

吸気管２０４には、吸気管２０４内の圧力を検出する吸気管圧力センサ２０５と、スロットル絞り弁２０２の開度を検出するスロットル開度センサ２１６が取り付けられている。

エンジン２０１には、エンジン２０１の各気筒の吸気ポート２０１Ａに燃料を噴射供給する燃料噴射弁２０６が取り付けられている。

エンジン２０１には、燃焼室２２３内に供給された燃料と空気との混合気に点火する点火栓２２４に、エンジン制御装置２１５が出力する点火信号に基づいて点火エネルギを供給する点火モジュール２０８が取り付けられている。

また、エンジン２０１には、吸気弁のカム角度を検出するカム軸センサ２０７と、エンジン２０１のクランク角度を検出するクランク角センサ（エンジン回転速度検出手段）２１３と、エンジン２０１の冷却水温を検出する水温センサ２０９とが設けられている。エンジン２０１の排気管２２５には、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２１０が取り付けられている。酸素濃度センサ２１０は、本実施形態では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものであるが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでもよい。

エンジン制御装置２１５は、マイクロコンピュータ式のものであり、前述の各センサ２０５、２０９、２１３、２１０、２１６と、エンジン２０１の運転、停止のメインスイッチであるイグニッションキースイッチ２１２と、車両のプロペラシャフトの回転検出によって車速を検出する車速センサ（車両速度検出手段）２１４よりエンジン２０１の状態を示す信号と車速を示す信号を入力し、演算処理等を行って、燃料制御と、点火制御と、失火診断、悪路判定等を行う。

尚、エンジン２０１のアイドリング回転数はアイドルスピードコントロールバルブ２０３で制御しているが、スロットル絞り弁２０２をモータ等で制御するものにした場合には、アイドルスピードコントロールバルブ２０３は不用となる。また、本実施形態では、吸気管圧力を検出して燃料制御を成立させているが、エンジンの吸入空気量を検出しても燃料制御は成立する。

エンジン制御装置２１５は、図２に示されているように、エンジン２０１に設置された前述の各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換し、デジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＩ／Ｏドライバ（ＬＳＩ）３０１と、Ｉ／Ｏドライバ３０１からのデジタル演算処理用の信号からエンジン２０１の状態を判断し、エンジン２０１の要求する燃料量、点火時期等を予め定められた手順に基づいて計算し、その計算された値をＩ／Ｏドライバ３０１に送る演算装置（ＭＰＵ）３０２と、演算装置３０２の制御手順及び制御定数が格納された不揮発性のメモリ３０３と、演算装置の計算結果等が格納される揮発性のメモリ３０４から構成される。

揮発性メモリ３０４には、前述のイグニッションキースイッチがオフで、エンジン制御装置２１５に電源が供給されない場合でも、メモリ内容を保存することを目的としたバックアップ電源が接続されることもある。

本実施形態のエンジン制御装置２１５では、水温センサ２０９、クランク角センサ２１３、カム軸センサ２０７、酸素濃度センサ２１０、吸気管圧力センサ２０５、スロットル開度センサ２１６、車速センサ２１４、イグニッションキースイッチ２１２の信号が入力され、第１〜第４気筒燃料噴射手段１１１〜１１４へ燃料噴射信号を、第１〜第４気筒点火コイル１１５〜１１８へ点火指令信号を、ＩＳＣバルブ２０３へ開度指令信号を、診断結果表示ランプ１２０に診断信号が出力される。

なお、第１〜第４気筒燃料噴射手段１１１〜１１４は、図１の燃料噴射弁２０６を各気筒毎に表している。第１〜第４気筒点火コイル１１５〜１１８は、図１の点火モジュール２０８が有する各気筒の点火コイルである。

本実施形態によるエンジン制御装置２１５が行う制御を、図３の制御ブロック図を参照して説明する。

エンジン制御装置２１５は、ＭＰＵ３０２がコンピュータプログラムを実行することにより、エンジン回転数計算手段１０１、基本燃料計算手段１０２、基本燃料補正係数計算手段１０３、基本点火時期計算手段１０４、ＩＳＣ制御手段１０５、悪路判定付き失火判定手段１０６、空燃比帰還制御係数計算手段１０７、目標空燃比設定手段１０８、基本燃料補正手段１０９、点火時期補正手段１１０を具現化する。

エンジン回転数計算手段１０１は、エンジン２０１の所定のクランク角度位置に設定されたクランク角センサ２１３の電気的な信号、主にパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理することで、エンジン２０１の単位時間当りの回転数を計算する。

基本燃料計算手段１０２は、エンジン２０１の吸気管２０４に設置された吸気管圧力センサ２０５より検出された吸気管圧力をエンジン負荷とし、エンジン負荷とエンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン回転数より、各領域におけるエンジン２０１の要求する基本燃料を計算する。

基本燃料補正係数計算手段１０３は、エンジン回転数計算手段１０１で演算されたエンジン回転数と吸気管圧力によって示されるエンジン負荷により、基本燃料計算手段１０２で計算された基本燃料のエンジン２０１の各運転領域における補正係数をマップ検索等で決定する。

基本点火時期計算手段１０４は、前述のエンジン回転数及び吸気管圧力によるエンジン負荷により、エンジン２０１の各領域における最適な点火時期をマップ検索等で決定する。

ＩＳＣ制御手段１０５は、エンジン２０１のアイドリング回転数を一定に保つために、アイドリング時の目標回転数を計算し、ＩＳＣバルブ２０３の目標流量を演算する。

目標空燃比設定手段１０８は、前述のエンジン回転数及びの吸気管圧力によるエンジン負荷によりエンジン２０１の各領域における最適な目標空燃比をマップ検索等で決定する。

空燃比帰還制御係数計算手段１０７は、エンジン２０１の排気管２２５に設定された酸素濃度センサ２１０の出力から、エンジン２０１に供給される燃料と空気の混合気が、目標空燃比設定手段１０８によって設定された目標空燃比に保たれるように、ＰＩＤ制御による空燃比帰還制御係数を計算する。

基本燃料補正手段１０９は、ブロック基本燃料計算手段１０２で演算された基本燃料を、基本燃料補正係数計算手段１０３による基本燃料補正係数、エンジン水温、及び空燃比帰還制御係数計算手段１０７による空燃比帰還制御係数によって補正（燃料量Ｔｉｏｕｔ計算）する。

各気筒の燃料噴射手段１１１〜１１４は、基本燃料補正手段１０９によって計算された燃料量Ｔｉｏｕｔを各気筒に供給するように、燃料噴射を行う。

点火時期補正手段１１０は、基本点火時期計算手段１０４でマップ検索された点火時期を、エンジンの状態（過渡もしくは定常）及びＩＳＣ制御手段１０５によるＩＳＣバルブ２０３の目標流量に基づいて補正（ＡＤＶ計算）する。

各気筒の点火コイル１１５〜１１８は、点火時期補正手段１１０によって補正されたエンジンの要求点火時期に応じて混合気の点火を行う。

悪路判定付き失火判定手段１０６は、クランク角センサ２１３の信号（エンジン回転速度信号）と、車速センサ２１４の信号（車両速度信号）とを用いて、エンジン２０１の失火の判定、及び両信号の周波数解析結果により走行路面が悪路であるか否かを判定するものである。

失火判定手段１０６による失火判定は、運転席のランプ等による診断結果表示手段１２０によってドライバに伝えられる。この診断結果表示は、ランプの点滅回数や点滅間隔等によって他と区別できるように行われる。

目標空燃比設定手段１０８は、前述のエンジン回転数及びの吸気管圧力によるエンジン負荷によりエンジン２０１の各領域における最適な目標空燃比をマップ検索等で決定する。

図４、図５は、クランク角センサ信号（クランク角センサ２１３の信号）及び車速センサ信号（車速センサ２１４の信号）の周波数のパワスペクトルの一例を示している。ライン（実線）４０１は車速センサ信号の周波数のパワスペクトルを、ライン（破線）４０２はクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルを示している。

図４は、車両が悪路を走行している状態のパワスペクトルである。車速センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク４０３は、ギア比に応じた周波数でクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク４０４に表れ、ピーク値の大きさは、車速センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク４０３がクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク４０４より大きいものとなる。

図５は、エンジン２０１が失火しながら非悪路走行している状態のパワスペクトルである。クランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク５０４は、ギア比に応じた周波数で車速センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク５０３に表れ、ピーク値の大きさは、クランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク５０４が車速センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク５０３より大きいものとなる。

図６は、悪路判定に用いられるクランク角センサ信号の周波数解析のためのデータ取り込み込みの一例を示している。

間隔６０１で示される一定時間毎のクランク角センサ信号は、データ列６０２〜６０４のように、オーバーラップしてサンプリングされ、ｎの順番で示された順番に周波数解析を施す。クランク角センサ信号の周波数解析は、クランク角センサ信号の時間角もしくは、エンジン回転数に変換された数値を用いて行う。尚、データ列６０２だけで周波数解析を行っても問題はない。

図７は、悪路判定に用いられる車速センサ信号の周波数解析のためのデータ取り込みの一例を示している。

間隔７０１で示される一定時間毎の車速センサ信号は、データ列７０２〜７０４のように、オーバーラップしてサンプリングし、ｎの順番で示された順番に周波数解析を施す。車速センサ信号の周波数解析は、車速センサ信号の時間角もしくは、車速に変換された数値を用いて行う。尚、データ列７０２だけで周波数解析を行っても問題はない。

悪路判定付き失火判定手段１０６の詳細を、図８を参照して説明する。
悪路判定付き失火判定手段１０６は、悪路判定部８０１と、論理積ゲート手段８０２と、スイッチ８０３と、回転角速度変化検出部８０４と、失火判定部８０５を含む。

悪路判定部８０１は、車速センサ信号、クランク角センサ信号及びギア位置信号によって悪路判定を行う。

ギア位置は、エンジン２０１に接続されている図示されていない車両用変速装置の変速位置（ギア位置）のことであり、ギア位置信号は、本実施形態では、エンジン回転数と車速により計算して求める。ギア位置信号は、図示していないトランスミッション制御装置より入力することもできる。

論理積ゲート８０２は、水温条件、エンジン回転数条件、エンジン負荷条件、スロットル開度条件及び前述の悪路判定の全条件が揃っているか否かを判断する。悪路判定は、悪路でないと判定したときに本条件が成立したとする。

論理積ゲート８０２で各条件が全て成立していると判断された場合には、失火判定停止手段をなすスイッチ８０３がオン（閉成）し、クランク角度センサ信号が回転角速度変化検出部８０４に入力され。そして、その結果に基づき、失火判定部８０５にて失火検出が行われる。失火検出の結果は、最終的に診断結果表示手段１２０によってドライバへ伝えられることとなる。

これにより、悪路と判定された場合には、エンジン２０１の失火診断が停止されるので、悪路の影響を失火と誤判定することがない。この結果、失火判定の信頼性が向上する。

次に、悪路判定部８０１の詳細を、図９を参照して説明する
悪路判定部８０１は、車速センサ信号周波数解析部９０１と、ｎ個のパワスペクトルピーク値・ピーク周波数検出部９０２_１〜９０２ｎと、クランク角度センサ信号周波数解析部９０４と、ｎ個のパワスペクトルピーク値・ピーク周波数検出部９０５_１〜９０５ｎと、路面（悪路）判定実行部９０７とにより構成されている。

車速センサ信号周波数解析部９０１は、車速センサ信号の周波数解析を行う。そして、車速センサ信号の周波数解析結果から、ｎ個のパワスペクトルピーク値・ピーク周波数検出部９０２_１〜９０２ｎによって車速センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値及びピーク周波数を各々求める。これは、車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルを得る手段に相当する。

クランク角度センサ信号周波数解析部９０４は、クランク角度センサ信号の周波数解析を行う。そして、クランク角度センサ信号の周波数解析結果から、ｎ個のパワスペクトルピーク値・ピーク周波数検出部９０５_１〜９０５ｎによって、クランク角度センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値及びピーク周波数を各々求める。これは、任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段に相当する。

路面判定実行部９０７は、車速センサ信号及びクランク角度センサ信号の各々の周波数のパワスペクトルのピーク値と、ピーク周波数と、ギア位置信号により、路面判定（悪路判定）を行う。

つぎに、路面判定実行部９０７の詳細を、図１０を参照して説明する。
路面判定実行部９０７は、ｎ個のピーク値比較器１００１_１、１００１_２〜１００１ｎと、条件判断部１００２と、各ピーク値比較器１００１_１〜１００１ｎ毎のスイッチ１００３_１〜１００３ｎと、出力部の論理積ゲート手段１００４を含む。

ｎ個のピーク値比較器１００１_１〜１００１ｎは、車速センサ信号の周波数のピーク周波数、ピーク値と、クランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク周波数、ピーク値を比較する。ｎ個のピーク値比較器１００１_１〜１００１ｎの各々には、車速センサ信号の周波数の一次〜ｎ次のパワスペクトルを入力され、同時に入力されたクランク角センサ信号の周波数の全次数のパワスペクトルと比較する。

条件判断部１００２は、エンジン水温、エンジン回転数、エンジン負荷、及びスロットル開度により条件を定め、何れのパワスペクトル次数の比較値を悪路判定に使用するか決めるものであり、条件判断の結果によってスイッチ１００３_１〜１００３ｎの切換を行う。

任意の次数のピーク値比較器１００１_１〜１００１ｎの詳細を、図１１を参照して説明する。ピーク値比較器１００１_１〜１００１ｎは、ギア位置補正部１１０１と、パワスペクトル次数選定部１１０２と、スイッチ回路１１０３と、偏差計算部１００４と、比較判定部１００５とを有する。

ギア位置補正部１１０１は、任意の次数の車速センサ信号パワスペクトル周波数にギア位置補正を加える。

パワスペクトル次数選定部１１０２は、ギア位置補正された車速センサ信号パワスペクトル周波数相当のクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルの次数を選定する。

スイッチ回路１１０３は、パワスペクトル次数選定部１１０２で選定された次数に基づき対応するクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク値を選定する。この実施形態では、ギア位置補正された周波数に一番近い周波数のクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク値を選定する。

偏差計算部１１０４は、クランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク値と車速センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク値との偏差（クランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク値）−（車速センサ信号の周波数のパワスペクトルピーク値）を計算する。

比較判定部１１０５は、偏差計算部１１０４で計算された偏差が所定値以上（偏差が負の値で、且つ偏差が所定値以上）の場合には、悪路走行と判定する。悪路走行と判定されるのは、車速センサ信号の周波数のパワスペクトルが、選定されたクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルより所定値より大きい場合である。

図４、図５に示されているように、悪路走行時には、車速センサ２１４の周波数解析結果のパワスペクトルがクランク角センサ２１３の周波数のパワスペクトルより大きくなり、失火の場合には、その逆となるから、車速センサ信号の周波数のパワスペクトルが、選定されたクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルより所定値より大きいと云うことは、図４に示されている状態であり、この場合は悪路走行と判定される。

なお、比較閾値（所定値）は、エンジン２０１の状態に応じて変数にしてもよい。
また、車両の運転条件により、比較対象とするパワスペクトルの次数が切替えるから、車両固有振動等の外乱の影響を軽減することが可能となり、悪路の判定精度が向上する。

つぎに、エンジン制御装置２１５によるエンジン制御、悪路判定の処理ルーチンを、図１２に示されているフローチャートを参照して説明する。このルーチンは、一定時間割り込みにより、繰り返し実行される。

まず、クランク角センサ２１３の出力信号より、エンジン回転数を計算し（ステップ１２０１）、ついで、吸気管圧力センサ２０５の出力信号によってエンジン負荷を読み込む（ステップ１２０２）。

つぎに、エンジン回転数とエンジン負荷により基本燃料量を計算する（ステップ１２０３）。

つぎに、基本燃料量の補正係数を検索し（ステップ１２０４）、ついで、目標空燃比を検索する（ステップ１２０５）。

つぎに、酸素濃度センサ２１０の出力信号を読み込み（ステップ１２０６）、酸素濃度センサ２１０の出力信号より、空燃比帰還制御係数を計算する（ステップ１２０７）。

つぎに、基本燃料量の補正係数と空燃比帰還制御係数により基本燃料量を補正する（ステップ１２０８）。

つぎに、車速センサ２１４の出力信号を取り込み（ステップ１２０９）、取り込んだ車速センサ信号の周波数解析を行い、任意の次数の車速センサ信号の周波数のパワスペクトルを計算する（ステップ１２１０）。

つぎに、クランク角センサ２１３の出力信号を取り込み（ステップ１２１１）、取り込んだクランク角センサ信号の周波数解析を行い、任意の次数のクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルを計算する（ステップ１２１２）。

つぎに、車速センサ信号の周波数のパワスペクトルとクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルとで悪路判定を行う（ステップ１２１３）。

つぎに、アイドル時のエンジンの目標回転数（ＩＳＣ目標回転数）を計算し（ステップ１２１４）、その目標回転数を満たすＩＳＣ流量を計算する（ステップ１２１５）。

つぎに、点火制御においてＩＳＣの目標回転数を保つための補正量（点火ＩＳＣ補正量）を計算する（ステップ１２１６）。

つぎに、基本点火時期を計算し（ステップ１２１７）、点火ＩＳＣ補正量によって基本点火時期に補正を施す（ステップ１２１８）。

つぎに、悪路判定を行うエンジン制御装置２１５による失火判定（失火検出）の処理ルーチンを、図１３に示されているフローチャートを参照して説明する。この処理ルーチンは、一定クランク角度同期で実行される。

まず、クランク角センサ信号よりクランク角速度（エンジン回転速度）を検出する（ステップ１３０１）。

つぎに、失火判定条件を読み込み（ステップ１３０２）、失火判定を行うか否かを判断する（ステップ１３０３）。失火判定条件が成立している場合には、失火判定を実行する（ステップ１３０４）。

失火判定条件には、悪路判定時には失火判定を行わないと云う条件があることから、悪路判定時には失火判定を行わない。

つぎに、図８に示されているような構成の処理装置による失火判定（失火検出）と悪路判定の処理ルーチンを、図１４に示されているフローチャートを参照して説明する。このルーチンは、一定時間割り込みにより、繰り返し実行される。

まず、車速センサ信号、クランク角センサ信号、ギア位置を各々読み込む（ステップ１４０１〜１４０３）。

つぎに、車速センサ信号、クランク角センサ信号及びギア位置によって悪路判定を行う（ステップＳ１４０４）。

つぎに失火条件判定として、悪路でないこと、水温条件、エンジン回転数、エンジン負荷、スロット開度条件の全ての条件が成立すれば、失火検出結果を読み込み（ステップ１４１０）、診断結果表示手段を、読み込んだ失火検出結果に応じて制御する（ステップ１４１１）。

つぎに、図９に示されているような構成の処理装置による悪路判定の処理ルーチンを、図１５に示されているフローチャートを参照して説明する。このルーチンは、一定時間割り込みにより、繰り返し実行される。

まず、車速センサ信号を読み込み（ステップ１５０１）、読み込んだ車速センサ信号の周波数解析を行う（ステップ１５０２）。

つぎに、車速センサ信号の周波数のパワスペクトルの第一次から所定の次数（ｎ次）のピーク値を検出する（ステップ１５０３）。また、車速センサ信号の周波数のパワスペクトルの第一次から所定の次数（ｎ次）のピーク周波数を検出する（ステップＳ１５０４）。

つぎに、クランク角度センサ信号を読み込み（ステップ１５０５）、読み込んだクランク角度センサ信号の周波数解析を行う（ステップ１５０６）。

つぎに、クランク角度センサ信号の周波数のパワスペクトルの第一次から所定の次数（ｎ次）のピーク値を検出する（ステップ１５０７）。また、クランク角度センサ信号の周波数のパワスペクトルの第一次から所定の次数（ｎ次）のピーク周波数を検出する（ステップＳ１５０８）。

つぎに、ギア位置を読み込み（ステップＳ１５０９）、ギア位置を考慮して車速センサ信号及びクランク角センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値とピーク周波数により悪路判定を行う（ステップ１５１０）。

つぎに、図１０に示されている構成の処理装置によってパワスペクトルのピーク値とピーク周波数で悪路判定を行う処理ルーチンを、図１６に示されているフローチャートを参照して説明する。このルーチンは、一定時間割り込みにより、繰り返し実行される。

まず、車速センサ信号の任意の次数のピーク周波数を読み込み（ステップ１６０１）、ついで、車速センサ信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルのピーク値を読み込む（ステップ１６０２）。

つぎに、クランク角センサ信号の第一次から任意の次数のピーク周波数を全て読み込み（ステップＳ１６０３）、ついで、クランク角度センサ信号の第一次から任意の次数の周波数のパワスペクトルのピーク値を全て読み込む（ステップ１６０４）。

つぎに、ギア位置を読み込み（ステップ１６０５）、車速センサ信号の任意の次数のピーク周波数にギア位置補正を施し、任意の次数の車速センサ信号の周波数のパワスペクトルに相当するクランク角度センサ信号の周波数のパワスペクトルを検出し、互いのピーク値の比較を行う（ステップ１６０６）。

つぎに、車速センサ信号の全ての周波数のパワスペクトルの読み込みが終了したか否かの判断を行う（ステップ１６０７）。

全てのパワスペクトルの読み込みが終了したと判断された場合には、それぞれの任意の次数のエンジン水温条件、エンジン回転数条件、エンジン負荷条件及びスロットル開度条件が成立したか否かを判断し（ステップ１６０８〜１６１１）、全ての条件が成立している場合には、その任意の次数のパワスペクトル比較結果を出力する（ステップ１６１３）。これに対し、条件が全て成立していない場合には、比較結果としてＯＫを出力する（ステップ１６１２）。

つぎに、全てのパワスペクトルの比較結果出力が終了したか否かを判断し（ステップ１６１４）、終了した場合には、全ての比較結果がＯＫか否かを判断する（ステップ１６１５）。全ての比較結果がＯＫの場合には、失火診断の悪路判定を解除する（ステップ１６１６）。これに対し、全ての比較結果がＯＫでない場合には、失火診断の悪路判定を設定する（ステップ１６１７）。

つぎに、図１１に示されている構成による処理装置による車速センサ信号の任意の次数のパワスペクトルのピーク値比較の処理ルーチンを、図１７に示されているフローチャートを参照して説明する。このルーチンは、一定時間割り込みにより、繰り返し実行される。

まず、車速センサ信号の任意の次数のピーク周波数を読み込む（ステップ１７０１）。
つぎに、ギア位置を読み込み（ステップ１７０２）、読み込んだギア位置よりギア位置補正係数を計算する（ステップ１７０３）。

つぎに、計算されたギア位置補正係数によって車速センサ信号の任意の次数のピーク周波数のギア位置補正を行う（ステップＳ１７０４）。

つぎに、各数次のクランク角センサ信号のピーク周波数を読み込み（ステップ１７０５）、ギア位置補正を施された任意の数次の車速センサ信号のピーク周波数と各数次のクランク角度センサ信号のピーク周波数を各々比較する（ステップ１７０５〜１７０７）。

つぎに、比較値が最小のクランク角度センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値を選定する（ステップ１７０８）。たとえば、ギア位置補正された車速センサ信号のピーク周波数に一番近いクランク角度センサ信号のピーク周波数を選定する。

任意の数次の車速センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値と、選定されたクランク角度センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値を比較し（ステップ１７０９）、その偏差が負で且つ所定値以上であるか否かを判断する（ステップ１７１０）。つまり、車速センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値がクランク角度センサ信号の周波数のパワスペクトルのピーク値より所定値以上小さいか否かを判断する。この判断が真の場合には、悪路でないと判定し（ステップ１７１１）、偽の場合には悪路と判定する（ステップ１７１２）。

これにより、正確な悪路判定が行われ、ついては、悪路の影響を失火と誤判定することがなくなり、失火判定の信頼性が向上する。

本発明による制御装置を適用される車両用内燃機関の一つの実施形態を示す全体構成図。 図１の制御装置が適用された車両用内燃機関の制御ブロック図。 本実施形態によるエンジン制御装置の制御ブロック図。 車両用エンジンのクランク角センサと車速センサの信号の周波数のパワスペクトルの一例（悪路走行時）を示すグラフ。 車両エンジンのクランク角センサと車速センサの信号の周波数のパワスペクトルの他の例（非悪路走行時）を示すグラフ。 本実施形態によるエンジン制御装置のクランク角センサのデータ取り込みの一例を示すタイムチャート。 本実施形態によるエンジン制御装置の車速センサのデータ取り込みの一例を示すタイムチャート。 本実施形態によるエンジン制御装置の失火判定手段の詳細を示す制御ブロック図。 本実施形態によるエンジン制御装置の悪路判定部の詳細を示す制御ブロック図。 本実施形態によるエンジン制御装置の路面判定実行部の詳細を示す制御ブロック図。 本実施形態によるエンジン制御装置のピーク値比較器の詳細を示す制御ブロック図。 本実施形態によるエンジン制御装置によるエンジン制御、悪路判定の処理ルーチンを示すフローチャート。 本実施形態による悪路判定を行うエンジン制御装置による失火判定（失火検出）の処理ルーチンを示すフローチャート。 本実施形態のエンジン制御装置による失火判定（失火検出）と悪路判定の処理ルーチンを示すフローチャート。 本実施形態のエンジン制御装置による悪路判定の処理ルーチンを示すフローチャート。 本実施形態のエンジン制御装置によってパワスペクトルのピーク値とピーク周波数で悪路判定を行う処理ルーチンを示すフローチャート。 本実施形態のエンジン制御装置による車速センサ信号の任意の次数のパワスペクトルのピーク値比較の処理ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

１０６ 失火判定手段
１２０ 診断結果表示手段
２０１ エンジン
２１３ クランク角センサ
２１４ 車速センサ
２１５ エンジン制御装置
３０２ 演算装置
８０１ 悪路判定部
８０４ 回転角速度変化検出部
８０５ 失火判定部
９０１ 車速センサ信号周波数解析部
９０２_１〜９０２ｎ パワスペクトルピーク値・ピーク周波数検出部
９０４ クランク角度センサ信号周波数解析部
９０５_１〜９０５ｎ パワスペクトルピーク値・ピーク周波数検出部
９０７ 路面判定実行部
１００１_１〜１００１ｎ ピーク値比較器
１００２ 条件判断部
１１０１ ギア位置補正部
１１０２ パワスペクトル次数選定部
１００４ 偏差計算部
１００５ 比較判定部

Claims (4)

1. 車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車両用内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記車両速度検出手段が出力する車両速度信号の周波数解析を行う車両速度信号周波数解析手段と、前記機関回転速度検出手段が出力する機関回転速度信号の周波数解析を行う機関回転速度信号周波数解析手段と、前記車両速度信号の周波数解析結果と前記機関回転速度信号の周波数解析結果を比較し、当該比較結果より、前記車両用内燃機関の回転速度変化が車両の悪路走行によるものか否かを判定する悪路判定手段と、を有する車両用内燃機関の制御装置であって、
   前記悪路判定手段は、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルを得る手段と、前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段と、得られた２つの信号の周波数のパワスペクトルの大きさを比較する手段とを有し、
   前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段は、前記車両速度信号の任意の次数のパワスペクトルの周波数に、車両用変速機のギア位置の補正を行い、該ギア位置補正された周波数に一番近い周波数の機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得ることを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
2. 車両の速度を検出する車両速度検出手段と、車両用内燃機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手段と、前記車両速度検出手段が出力する車両速度信号の周波数解析を行う車両速度信号周波数解析手段と、前記機関回転速度検出手段が出力する機関回転速度信号の周波数解析を行う機関回転速度信号周波数解析手段と、前記車両速度信号の周波数解析結果と前記機関回転速度信号の周波数解析結果を比較し、当該比較結果より、前記車両用内燃機関の回転速度変化が悪路走行によるものか否かを判定する悪路判定手段と、前記車両用内燃機関の回転速度変化より当該車両用内燃機関の失火判定を行う失火判定手段と、前記悪路判定手段によって悪路走行と判定された場合には失火判定手段による失火判定を停止する失火判定停止手段と、を有する車両用内燃機関の制御装置であって、
   前記悪路判定手段は、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルを得る手段と、前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段と、得られた２つの信号の周波数のパワスペクトルの大きさを比較する手段とを有し、
   前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得る手段は、前記車両速度信号の任意の次数のパワスペクトルの周波数に、車両用変速機のギア位置の補正を行い、該ギア位置補正された周波数に一番近い周波数の機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルを得ることを特徴とする車両用内燃機関の制御装置。
3. 前記悪路判定手段は、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルが前記機関回転速度信号の前記任意の次数に相当する周波数のパワスペクトルよりも大きい場合に悪路と判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用内燃機関の制御装置。
4. 車両速度検出手段によって車両の速度を検出し、機関回転速度検出手段によって車両用内燃機関の回転速度を検出し、前記車両速度検出手段が出力する車両速度信号と前記機関回転速度検出手段が出力する機関回転速度信号の各々の周波数解析を行い、前記車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルが前記機関回転速度信号の前記任意の次数に相当する周波数のパワスペクトルよりも大きい場合に悪路と判定する車両走行路面の悪路判定方法であって、
   前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルは、前記車両速度信号の任意の次数のパワスペクトルの周波数を車両変速機のギア位置で補正された周波数に一番近い周波数の機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルであり、
   前記悪路判定は、前記得られた車両速度信号の任意の次数の周波数のパワスペクトルと前記ギア位置で補正された前記任意の次数に相当する機関回転速度信号の周波数のパワスペクトルとの２つの信号の周波数のパワスペクトルの大きさを比較して判定するものであることを特徴とする車両走行路面の悪路判定方法。

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