エンジンの故障診断方法及び故障診断装置
【課題】失火の発生が機械的な故障によるか否か及びいずれの気筒に機械的な故障が発生しているかを簡単に判定可能とし、診断工数を削減することができると共に、構成の簡素化を実現可能なエンジンの故障診断方法及び故障診断装置を提供する。
【解決手段】エンジン１６の故障診断方法及び故障診断装置１４では、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応するクランク軸２４の角速度の変動値Δωを気筒２２毎に検出し、変動値Δωが所定値以下の気筒２２ａ〜２２ｄを圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定する。
【解決手段】エンジン１６の故障診断方法及び故障診断装置１４では、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応するクランク軸２４の角速度の変動値Δωを気筒２２毎に検出し、変動値Δωが所定値以下の気筒２２ａ〜２２ｄを圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、失火が発生している気筒を特定し、当該気筒を示す故障コードが記憶されるエンジンの故障診断方法及び故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを構成する各気筒における失火の発生を検出する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１では、内燃機関（１０７）に失火が発生したとマネジメントＥＣＵ（１１７）が判断したとき、マネジメントＥＣＵは、警告灯（１２５）を点灯するように制御する（［００２７］）。
【０００３】
また、各気筒の圧縮圧力の異常を検出する技術が知られている（特許文献２）。特許文献２では、燃料系及び点火系の駆動と停止した状態でクランク軸（１ａ）を回転させるクランキングを行い、各気筒の圧縮工程における設定クランク角間の瞬時回転数の差分値を用いてエンジンの回転変動を検出し、当該回転変動に基づいて圧縮圧力の異常を検出する（請求項１〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８００８２号公報
【特許文献１】特開２００４−０１９４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１における警告灯の点灯のような警告に基づいて、サービス拠点で故障診断及び点検修理作業が行われるが、失火が発生する原因は多岐に亘るため、修理個所の特定には大変な労力を必要とする。
【０００６】
例えば、複数気筒エンジンにおいて失火が発生した場合のトラブルシューティングの１つとして、エンジンの圧縮圧力に異常がないか否かを確認する点検項目を設ける場合、点火プラグを外して点火プラグの取付孔に圧力計を装着した状態でクランキング回転を行って各気筒の圧縮圧力を直接計測する方法や、各気筒のバルブクリアランス（吸気バルブ及び排気バルブのクリアランス）を全て点検する方法を採用すると、このような機械的な点検作業は分解や調整整備に多大な工数を必要とする。
【０００７】
また、失火の発生原因は、電気的な故障と機械的な故障に大別されるが、特に機械的故障については分解整備作業が必要になるので大変手間がかかるという問題がある。
【０００８】
一方、上記のように、特許文献２における圧縮圧力の異常検出は、各気筒における「圧縮工程」における設定クランク角間の瞬時回転数の差分値を用いる。このため、「圧縮工程」における瞬時回転数の差分値を検出して、圧縮圧力の異常を検出する構成（判断ロジック等のソフトウェアを含む。）を診断用として新たに設ける必要があり、構成の複雑化と高コスト化が避けられない。
【０００９】
この発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、エンジンの運転中の失火発生の判定が、運転中の爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を検出して行われていることに着目し、失火判定に利用されている構成及び判定ロジックの一部活用を図ることにより、失火の発生が機械的な故障によるか否か及びいずれの気筒に機械的な故障が発生しているかを簡単に判定可能とし、診断工数を削減することができると共に、構成の簡素化を実現可能なエンジンの故障診断方法及び故障診断装置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】
【００１０】
この発明に係るエンジンの故障診断方法は、複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断方法であって、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態において、クランク軸の角速度の変動値を検出することで、各気筒の圧縮圧力異常の発生を判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒を分解することなしに精度よく判定することが可能となり、エンジンの故障診断効率を向上することができる。
【００１２】
また、エンジンの通常運転時とクランキング回転時のいずれにおいても、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、当該変動値に基づいて圧縮圧力不足気筒を判定する。このため、車両ＥＣＵが有している失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。従って、圧縮圧力不足気筒を判定するための構成（判定ロジック等のソフトウェアを含む。）を簡素化することができる。
【００１３】
さらに、失火発生気筒が生じた場合のみならず、点検整備等でのエンジン組立て後の動作確認にも利用可能である。
【００１４】
前記クランキング回転状態において、各気筒個別の変動値の平均値である個別平均値と、全気筒の変動値の平均値である全体平均値とを比較し、前記全体平均値よりも前記個別平均値が小さい気筒が、前記圧縮圧力不足気筒であると判定してもよい。これにより、各気筒の相対比較により圧縮圧力不足気筒を判定することができる。このため、クランク軸を駆動するモータ用のバッテリの電圧の変化、周囲温度の変化等がクランク軸の角速度の変動値に多少影響しても、圧縮圧力不足気筒の判定への影響を受け難くすることができる。
【００１５】
前記クランキング回転状態における前記クランク軸の角速度の変動値の検出は、前記クランク軸を駆動するモータの始動から所定時間経過後に開始してもよい。これにより、クランキング回転が安定した状態で変動値を検出することが可能となるため、圧縮圧力不足気筒を精度よく判定することが可能となる。
【００１６】
前記クランク軸を駆動するモータを駆動するバッテリの電圧を監視し、前記バッテリの電圧が、所定電圧よりも低下したとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止してもよい。これにより、バッテリの電圧低下に起因してクランキング回転が不安定になった状態での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【００１７】
エンジン冷却水の温度又はエンジンオイルの温度が所定値よりも低いとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止してもよい。前記所定値として、例えば、通常の使用環境ではとり得ない値を設定しておけば、特異な使用環境での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【００１８】
この発明に係るエンジンの故障診断装置は、複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断装置であって、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に取得し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態において、クランク軸の角速度の変動値を検出することで、各気筒の圧縮圧力異常の発生を判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒を分解することなしに精度よく判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒を分解することなしに精度よく判定することが可能となり、エンジンの故障診断効率を向上することができる。
【００２０】
また、エンジンの通常運転時とクランキング回転時のいずれにおいても、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、当該変動値に基づいて圧縮圧力不足気筒を判定する。このため、車両ＥＣＵが有している失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。従って、圧縮圧力不足気筒を判定するための構成（判定ロジック等のソフトウェアを含む。）を簡素化することができる。
【００２１】
さらに、失火発生気筒が生じた場合のみならず、点検整備等でのエンジン組立て後の動作確認にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係るエンジン故障診断装置（以下「診断装置」ともいう。）を有するエンジン診断システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】１つの気筒の内部の概略的な構成を示す図である。
【図３】クランク角センサの外観を示す図である。
【図４】クランク角センサの出力信号の一例を示す図である。
【図５】車両の通常走行時（エンジンの通常運転時）において、エンジンＥＣＵが、気筒における失火の発生の有無を判定するフローチャートである。
【図６】エンジンの通常運転時における各気筒のピストンの動作と、ピストンの動作に伴ってクランク軸に生じる負荷の大きさとの関係の例を、気筒が正常に動作しているときと失火が発生しているときとに分けて示す図である。
【図７】エンジンＥＣＵによる失火発生の判定のフローチャートである。
【図８】各気筒が正常に動作している場合及び第１気筒に失火が発生している場合におけるクランク角及びクランク角速度と、各気筒における工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例を示す図である。
【図９】図８の例に対応するクランク角及び角速度変動と、各気筒の爆発工程との関係を示す図である。
【図１０】エンジンＥＣＵによる失火発生の警告がされた場合において、各気筒に圧縮圧力の不良が発生しているかどうかを診断するフローチャートである。
【図１１】タペットクリアランスが正常である場合のエンジン回転数の変化の一例を示す図である。
【図１２】タペットクリアランスのずれが大である場合のエンジン回転数の変化の一例を示す。
【図１３】圧縮圧力が発生していない（圧縮圧力がゼロである）場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。
【図１４】クランキング回転時における各気筒のピストンの動作と、ピストンの動作に伴ってクランク軸に生じる負荷の大きさとの関係の例を、気筒が正常に動作しているときと圧縮圧力の不足が発生しているときとに分けて示す図である。
【図１５】前記診断装置による圧縮圧力不足の判定の第１フローチャートである。
【図１６】前記診断装置による圧縮圧力不足の判定の第２フローチャートである。
【図１７】図１５及び図１６のフローチャートを実行する際のタイムチャートの一例を示す図である。
【図１８】クランキング回転状態において、各気筒が正常に動作している場合及び第１気筒に失火が発生している場合におけるクランク角及びクランク角速度と、各気筒における工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例を示す図である。
【図１９】図１８の例に対応するクランク角及び角速度変動と、各気筒の爆発工程との関係を示す図である。
【図２０】第１気筒が異常で、第２〜第４気筒が正常である場合において、第１気筒のタペットクリアランスが正常である場合、タペットクリアランスのずれが小である場合、タペットクリアランスのずれが大である場合、及び圧縮圧力がゼロである場合それぞれにおける個別平均値の一例を示す図である。
【図２１】図２０の各気筒の個別平均値に基づく全体平均値に対する個別平均値の割合を示す図である。
【図２２】図２１の一部を拡大して表示した図である。
【図２３】各気筒についての角速度変動と、個別平均値と、個別平均値及び全体平均値の割合と、診断装置の判定結果との関係の一例を示す図である。
【図２４】失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障であると診断装置が判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部に表示する際に用いる指標の例を示す図である。
【図２５】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第１例を示す図である。
【図２６】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第２例を示す図である。
【図２７】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第３例を示す図である。
【図２８】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第４例を示す図である。
【図２９】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第５例を示す図である。
【図３０】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第６例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
Ａ．一実施形態
１．構成
（１）全体構成
図１は、この発明の一実施形態に係るエンジン故障診断装置１４（以下「診断装置１４」ともいう。）を有するエンジン診断システム１０（以下「システム１０」ともいう。）の概略的な構成を示すブロック図である。システム１０は、診断対象としてのエンジン１６を搭載した車両１２と、エンジン１６の診断を行う診断装置１４とを有する。
【００２４】
（２）車両１２
（ａ）全体構成
車両１２は、エンジン１６に加え、エンジン１６の動作を制御するエンジン電子制御装置１８（以下「エンジンＥＣＵ１８」又は「ＥＣＵ１８」という。）と、イグニションスイッチ２０（以下「ＩＧＳＷ２０」という。）とを有する。
【００２５】
（ｂ）エンジン１６
図１に示すように、エンジン１６は、いわゆる直列４気筒エンジンであり、第１〜第４気筒２２ａ〜２２ｄ（以下「気筒２２」と総称する。）と、クランク軸２４と、クランク角センサ２６と、スタータモータ２８と、バッテリ３０と、電圧センサ３２と、温度センサ３４とを有する。
【００２６】
図２には、１つの気筒２２の内部の概略的な構成が示されている。各気筒２２は、吸気バルブ４０と、排気バルブ４２と、燃料噴射弁４４と、点火プラグ４６と、ピストン４８とを有する。吸気バルブ４０、排気バルブ４２及び点火プラグ４６は、各気筒２２の燃焼室５０に面して配置されている。
【００２７】
図３には、クランク角センサ２６の外観が示されている。図４には、クランク角センサ２６の出力信号Ｓａ１の一例が示されている。クランク角センサ２６は、クランク軸２４に設けられたパルスロータ５２の回転角（以下「クランク角Ａｃ」という。）［°］を検出し、エンジンＥＣＵ１８に出力する。すなわち、図４に示すように、クランク角センサ２６の出力信号Ｓａ１は、パルスロータ５２が所定角度（ここでは、６°）回転する毎にパルス信号を出力する。クランク角センサ２６から出力信号Ｓａ１を受信したＥＣＵ１８は、出力信号Ｓａ１の波形を整形して信号Ｓａ２とする。そして、信号Ｓａ２の立ち上がり周期Ｐ１を計測することにより、エンジン回転数ＮＥ及びクランク軸２４の角速度（以下「クランク角速度ω」又は「角速度ω」という。）を検出する。
【００２８】
スタータモータ２８は、バッテリ３０から供給される電力に基づきクランク軸２４を駆動する。電圧センサ３２は、バッテリ３０の出力電圧Ｖｂ［Ｖ］を検出し、ＥＣＵ１８に出力する。
【００２９】
温度センサ３４は、図示しないエンジン冷却水の温度Ｔｗ［℃］を検出し、ＥＣＵ１８に出力する。後述するように、温度センサ３４が検出する温度は、図示しないエンジンオイルの温度Ｔｏ［℃］であってもよい。
【００３０】
（ｃ）エンジンＥＣＵ１８
エンジンＥＣＵ１８は、エンジン１６の動作を制御するものであり、図１に示すように、入出力部６０、演算部６２及び記憶部６４を有する。
【００３１】
（３）診断装置１４
診断装置１４は、エンジン１６の故障を診断するものであり、図１に示すように、車両内データの入出力用として車両１２に設けられているデータリンクコネクタ７０を介してエンジンＥＣＵ１８に接続するためのケーブル７２と、ケーブル７２が連結される入出力部７４と、図示しないキーボードやタッチパッド等からなる操作部７６と、各部の制御及び各気筒２２の異常判定を行う演算部７８と、演算部７８で用いる制御プログラムや異常診断プログラムなどの各種プログラムやデータを記憶する記憶部８０と、各種の表示を行う表示部８２とを有する。
【００３２】
診断装置１４のハードウェア構成としては、例えば、市販のノート型パーソナルコンピュータを用いることができる。
【００３３】
診断装置１４を用いて各気筒２２の異常診断を行う際、ケーブル７２の一端を入出力部７４に接続した状態で、車両１２の図示しないインスツルメントパネルに設けられたデータリンクコネクタ７０にケーブル７２の他端を接続する。その後、操作部７６に対する作業者（ユーザ）からの操作に応じて、診断装置１４は、各気筒２２の異常診断を行う。その際、診断装置１４は、エンジンＥＣＵ１８を介してエンジン１６を作動させる。診断装置１４が行う各気筒２２の異常診断の詳細は後述する。
【００３４】
２．気筒２２の異常診断
（１）異常診断の概要
本実施形態では、車両１２の通常走行時（エンジン１６の通常運転時）において、エンジンＥＣＵ１８が、気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火の発生の有無を判定する。また、エンジンＥＣＵ１８が失火の発生を検出した場合、どの気筒２２ａ〜２２ｄに失火が発生したかを故障コードとして記憶するとともに、インスツルメントパネルの警告灯（図示せず）に表示する。失火発生が判定された場合に、作業者がＥＣＵ１８に診断装置１４を接続して診断用運転を行うことにより、診断装置１４は、気筒２２ａ〜２２ｄにおける圧縮圧力の不足の有無を判定する。作業者は、診断装置１４による判定結果に基づいて、その後の修理点検作業を行う。
【００３５】
（２）失火判定
（ａ）失火判定の概要
図５は、車両１２の通常走行時（エンジン１６の通常運転時）において、エンジンＥＣＵ１８が、気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火の発生の有無を判定するフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ１において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火の発生の有無を判定する。いずれの気筒２２ａ〜２２ｄにおいても失火が発生していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。いずれかの気筒２２ａ〜２２ｄにおいて失火が発生した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３において、ＥＣＵ１８は、失火が発生した旨と当該失火が発生した気筒２２ａ〜２２ｄを示す故障コード（ＤＴＣ）を記憶部６４に記憶する。ステップＳ４において、ＥＣＵ１８は、図示しない警告灯を点灯させる等の警告を行って、エンジン１６に異常が発生した旨をユーザに通知する。当該警告を受けたユーザは、例えば、車両１２を修理工場等に持ち込む。
【００３７】
（ｂ）失火判定の原理
図６には、エンジン１６の通常運転時における各気筒２２ａ〜２２ｄのピストン４８の動作と、ピストン４８の動作に伴ってクランク軸２４に生じる負荷Ｌ１の大きさとの関係の例が、正常に動作しているときと失火が発生しているときとに分けてモデル的に示されている。ここでの負荷Ｌ１は、エンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］の低下、すなわち、クランク軸２４の角速度ωの低下を意味する。
【００３８】
図６の例では、吸気工程、圧縮工程及び排気工程においては、気筒２２が正常に動作している場合と、失火が発生している場合とで負荷Ｌ１にほとんど差は生じない。一方、爆発工程においては、気筒２２が正常に動作している場合、爆発により駆動トルクが発生してエンジン回転数ＮＥが増加するため、負荷Ｌ１が小さくなる。
【００３９】
従って、爆発工程における角速度ωが通常運転時よりも低下（変動値の低下）することに基づいて失火の発生を判定することが可能である。
【００４０】
（ｃ）失火判定の詳細
図７は、ＥＣＵ１８による失火発生の判定のフローチャートである。ステップＳ１１において、ＥＣＵ１８は、クランク角センサ２６からクランク角Ａｃを取得する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ１８は、取得したクランク角Ａｃに基づいてクランク角速度ωを算出する。
【００４１】
図８には、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合及び第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωと、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける各工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例が示されている。図８において、実線９０は、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。破線９２は、第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。
【００４２】
図８の例では、第１気筒２２ａの爆発工程において角速度ωが急減している。このため、第１気筒２２ａに失火が発生していると判定できる。
【００４３】
図７に戻り、ステップＳ１３において、ＥＣＵ１８は、図示しないハイパスフィルタを用いて、車両１２の加減速によるエンジン回転数ＮＥの変動成分を除去する。
【００４４】
ステップＳ１４において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２の工程を分別する処理（工程分別処理）を行う。具体的には、クランク角Ａｃを各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程に対応させて区分する。本実施形態ではエンジン１６は４気筒であるため、各気筒２２ａ〜２２ｄの一連の工程（吸気→圧縮→爆発→排気）は、クランク軸２４の２回転（７２０°）に対応する。従って、クランク角Ａｃが１８０°（＝７２０°／４）毎に各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程を対応させる。
【００４５】
ステップＳ１５において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２の爆発工程における角速度変動Δωを算出する。例えば、各気筒２２の爆発工程の開始時点における角速度ωと終了時点における角速度ωとの差を角速度変動Δωとすることができる。或いは、各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程における角速度ωの最大値と最小値の差を角速度変動Δωとしてもよい。
【００４６】
図９には、図８の例に対応するクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωと、各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程との関係が示されている。図９において、実線１００は、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示す。破線１０２は、第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示しており、失火発生が発生した爆発行程の気筒位置で角速度変動Δωが負値を示している。
【００４７】
図７に戻り、ステップＳ１６において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程における角速度変動Δωに基づき各気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火発生の有無を判定する。具体的には、上述のように、角速度変動Δωが低下して負値となる場合に失火発生と判断し、負値となる位置に対応する爆発行程の気筒を失火発生気筒と判定する。
【００４８】
（ｄ）故障コード
上記のように、本実施形態における故障コードは、失火が発生した旨と当該失火が発生した気筒２２ａ〜２２ｄを示す。例えば、第１気筒２２ａに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０１」が記憶される。第２気筒２２ｂに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０２」が記憶される。第３気筒２２ｃに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０３」が記憶される。第４気筒２２ｄに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０４」が記憶される。
【００４９】
（３）圧縮圧力不足の判定
（ａ）圧縮圧力不足の判定の概要
図１０は、エンジンＥＣＵ１８による失火発生の警告がされた場合において、気筒２２ａ〜２２ｄに圧縮圧力の不良が発生しているかどうかを診断するフローチャートである。
【００５０】
ステップＳ２１において、作業者は、ケーブル７２及びデータリンクコネクタ７０を介して診断装置１４をＥＣＵ１８に接続する。ステップＳ２２において、作業者は、診断装置１４の操作部７６を操作して、ＥＣＵ１８から診断装置１４に故障コード（ＤＴＣ）を読み出す。
【００５１】
ステップＳ２３において、作業者は、読み出した故障コードが失火の発生を示すものであるか否かを判定する。故障コードが失火の発生を示すものでない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、作業者は、ステップＳ２４において、故障コードに応じた診断作業を実行する。
【００５２】
故障コードが失火の発生を示すものである場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２５において、診断装置１４は、故障コードが失火の発生を示す気筒２２（失火発生気筒）について圧縮圧力の不足の有無を判定する。ここでの判定では、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける燃料供給及び点火を停止し、爆発が起きないようにさせつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転を用いる（詳細は後述する。）。
【００５３】
失火発生気筒において圧縮圧力の不足が発生している場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ステップＳ２７において、診断装置１４は、失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障であると判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。作業者は、当該表示に従って点検作業及び修理作業を行う。
【００５４】
失火発生気筒において圧縮圧力の不足が発生していない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ステップＳ２８において、診断装置１４は、失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障ではなく、例えば、電気的な故障であると判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。作業者は、当該表示に従って点検作業及び修理作業を行う。
【００５５】
（ｂ）圧縮圧力不足の判定原理
上記のように、本実施形態における圧縮圧力の不足の有無を判定では、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転を用いる。このように、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させた場合、タペットクリアランス等のずれによりいずれかの気筒２２ａ〜２２ｄにおいて圧縮圧力の低下が発生すると、クランキング回転時のエンジン回転数ＮＥ又はクランク角速度ωの変動が大きくなる。
【００５６】
図１１は、タペットクリアランスＴＣが正常である場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。図１２は、タペットクリアランスＴＣのずれが大である場合（例えば、ＴＣ＝０．２ｍｍ）である場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。図１３は、圧縮圧力が発生していない（圧縮圧力がゼロである）場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。なお、一般に、タペットクリアランスは、吸気バルブ又は吸気バルブのシャフトとカムシャフト又はロッカーアームとの隙間を指す。タペットクリアランスは、バルブの開閉ポイントであるバルブの開口タイミング、バルブの動作タイミングに影響する。
【００５７】
図１４には、クランキング回転時における各気筒２２ａ〜２２ｄのピストン４８の動作と、ピストン４８の動作に伴ってクランク軸２４に生じる負荷Ｌ１の大きさとの関係の例が、正常に動作しているときと圧縮圧力の不足が発生しているときとに分けてモデル的に示されている。ここでの負荷Ｌ１は、エンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］の低下、すなわち、クランク角速度ωの低下を示す。また、クランキング回転時には各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させるため、図１４における爆発工程は、実際には爆発を伴うものではない。換言すると、ここでの爆発工程とは、通常運転時における爆発工程とクランク角Ａｃの範囲を等しくする工程を指すことに留意されたい。
【００５８】
図１４の例では、正常に動作している場合と、圧縮異常が発生している場合とを比較して示しており、負荷Ｌ１の差は、吸気工程、爆発工程及び排気工程と比較して、圧縮工程が特に大きい。これは、気筒２２のいずれかの箇所において気体の漏れを生じている場合、圧縮負荷が小さくなるためである。
【００５９】
そして、複数の気筒２２ａ〜２２ｄで構成されたエンジン１６においては、それぞれの気筒２２ａ〜２２ｄの工程の位相をずらすことで規則性を持たせた角速度変動Δωとなるように設定されているので、正常動作では安定したクランキング回転が得られるように構成されている。ところが、いずれかの気筒２２ａ〜２２ｄで圧縮異常が発生すると、上記のように圧縮負荷がかからず角速度変動Δωに乱れが発生する。
【００６０】
本発明ではこの点に着目し、圧縮工程における負荷Ｌ１の差を直接用いるのではなく、失火判定（図９等）の場合と同様、爆発工程における角速度変動Δωを用いる。これは、圧縮圧力が不足している気筒２２ａ〜２２ｄを含むクランキング回転では、圧縮圧力不足気筒の圧縮工程ではクランク角速度ωが上昇するが、その反動で次工程（爆発工程）では角速度ωの低下が起こることを利用したものである。これにより、爆発工程における角速度ωの低下（変動）に基づいて圧縮圧力の不足の有無を判定することが可能である。従って、失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。
【００６１】
（ｃ）圧縮圧力不足の判定の詳細
図１５は、診断装置１４による圧縮圧力不足の判定の第１フローチャートであり、図１６は、診断装置１４による圧縮圧力不足の判定の第２フローチャートである。図１７は、図１５及び図１６のフローチャートを実行する際のタイムチャートの一例である。
【００６２】
図１５のステップＳ３１において、診断装置１４は、表示部８２に暖機運転の要求を表示する。当該要求を見た作業者は、ＩＧＳＷ２０をオンにして暖機運転を開始する（時点ｔ１）。ここにいう暖機運転は、例えば、エンジン回転数ＮＥを暖機用の所定値（例えば、３０００ｒｐｍ）まで上昇させることをいう。
【００６３】
ステップＳ３２において、診断装置１４は、暖機が終了したか否かを判定する。具体的には、診断装置１４は、ＥＣＵ１８を介して温度センサ３４から温度Ｔｗを取得し、温度Ｔｗが、暖機運転の終了を示す閾値ＴＨｗ以上になったか否かを判定する。暖機が終了していない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ステップＳ３２を繰り返す。
【００６４】
暖機が終了した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３３において、診断装置１４は、表示部８２に暖機運転の終了の要求を表示する。当該要求には、ＩＧＳＷ２０をオフにした後、再度オンにすることの要求を含む。当該要求を見た作業者は、ＩＧＳＷ２０をオフにし（時点ｔ２）、測定開始するために、ＩＧＳＷ２０を再オンする（時点ｔ３）。
【００６５】
ＩＧＳＷ２０が再オンされた場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ステップＳ３５において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８を介して電圧センサ３２からバッテリ３０の電圧Ｖｂを取得し、電圧Ｖｂが、電圧Ｖｂに関する閾値（バッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂ）以上であるか否かを判定する。バッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂは、スタータモータ２８によるクランキング回転が不安定になるか否かを判定するための閾値である。
【００６６】
電圧Ｖｂがバッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂ未満である場合（Ｓ３５：ＮＯ）、圧縮圧力不足の判定をこの時点で終了する。電圧Ｖｂがバッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂ以上である場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、図１６のステップＳ３６において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８に対し、各気筒２２ａ〜２２ｄについて爆発工程における角速度変動Δωを要求する（時点ｔ４）。当該要求には、各気筒２２ａ〜２２ｄにおいて爆発を禁止（燃料供給を停止及び点火信号をＯＦＦに維持）することが含まれる。
【００６７】
ステップＳ３７において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８に故障コードを要求する（時点ｔ５）。当該要求を受けたＥＣＵ１８は、診断装置１４に故障コードを送信する。診断装置１４は、受信した故障コードを後の処理で用いる。
【００６８】
ステップＳ３８において、診断装置１４は、作業者にクランキング運転を要求する旨を表示部８２に表示する。当該要求を見た作業者は、図示しないスタータモータを回転させてクランキング運転を行う（時点ｔ６）。
【００６９】
ステップＳ３９において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８を介して取得するエンジン回転数ＮＥ（クランキング回転数）が閾値ＴＨ＿ＮＥ以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨ＿ＮＥは、圧縮圧力不足の判定を安定して行うことができるエンジン回転数ＮＥであるか否かを判定するための閾値であり、例えば、５０ｒｐｍである。エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥ以上でない場合（Ｓ３９：ＮＯ）、ステップＳ３９を繰り返し、図示していないが、所定時間（例えば、３０秒）が経過しても閾値ＴＨ＿ＮＥ以上にならない場合にはクランキング要求をキャンセルして診断を終了する。エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥ以上である場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、ステップＳ４０において、診断装置１４は、エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥ以上になってから所定時間（例えば、１秒）が経過したか否かを判定する。当該所定時間が経過していない場合（Ｓ４０：ＮＯ）、ステップＳ３９に戻る。
【００７０】
当該所定時間が経過した場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ４１において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８から角速度変動Δωを取得する（時点ｔ７〜ｔ８）。すなわち、ＥＣＵ１８は、図７のステップＳ１１〜Ｓ１５と同様の処理により角速度変動Δωを検出し、診断装置１４に送信する。なお、ＥＣＵ１８による角速度変動Δωの検出及び送信が終了すると、作業者は、診断装置１４の表示部８２の表示に応じてクランキングを終了する（ＥＣＵ１８による角速度変動Δωの検出の終了よりも後に終了してもよい）。
【００７１】
図１８には、クランキング回転状態において、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合及び第１気筒２２に失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωと、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例がモデル的に示されている。図１８において、実線１１０は、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。破線１１２は、第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。
【００７２】
図１８の例では、第１気筒２２ａの圧縮工程の後の爆発行程での回転に乱れが発生して角速度ωが急減している。
【００７３】
図１９には、図１８の例に対応するクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωと、各気筒２２の爆発工程との関係が示されている。図１９において、実線１２０は、各気筒２２が正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示す。破線１２２は、第１気筒２２に失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示す。図１８の例では、圧縮圧力不良が発生している状態をわかりやすく説明するために、第１気筒２２ａの圧縮工程において圧縮抜け（圧縮圧力がゼロの状態）が発生した場合を示しており、図１９の例では、第１気筒２２ａの爆発工程において角速度変動Δωが減少している。これは、第１気筒２２ａの圧縮工程において圧縮負荷がかからずその分だけ角速度変動Δωが増加し、その反動で第１気筒２２ａの爆発工程において角速度変動Δωが減少するためである。このようにして、爆発工程ごとの比較で第１気筒２２ａにおいて圧縮圧力の不足が発生していることを判定することができる。
【００７４】
図１６に戻り、ステップＳ４２において、診断装置１４は、取得した角速度変動Δωに基づいて個別平均値ＡＶＥｒ、全体平均値ＡＶＥｔ及び割合Ｒ１を算出する（時点ｔ８〜ｔ９）。個別平均値ＡＶＥｒは、各気筒２２それぞれについての爆発工程における角速度変動Δωの平均値である。全体平均値ＡＶＥｔは、全気筒２２の個別平均値ＡＶＥｒの平均値である。割合Ｒ１は、個別平均値ＡＶＥｒ／全体平均値ＡＶＥｔである。
【００７５】
ステップＳ４３において、診断装置１４は、ステップＳ３７で取得した故障コードＤＴＣ及びステップＳ４２で算出した割合Ｒ１に基づいて各気筒２２について機械的故障の有無を判定し、判定結果を表示部８２に表示する（時点ｔ１０〜ｔ１１）。
【００７６】
すなわち、診断装置１４は、各気筒２２ａ〜２２ｄについての割合Ｒ１に基づき失火発生気筒における圧縮圧力不足の有無を判定する。具体的には、割合Ｒ１が、圧縮圧力不足の有無を判定するための閾値（圧縮圧力不足判定閾値ＴＨ２）を下回る場合、ＥＣＵ１８は、当該失火発生気筒に圧縮圧力不足が発生していると判定する。本実施形態において、閾値ＴＨ２は１００％である。
【００７７】
図２０には、気筒２２ａ〜２２ｄのうち第１気筒２２ａが異常で、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄが正常である場合において、第１気筒２２ａのタペットクリアランスＴＣが正常である場合（例えば、ＴＣ＝０．２３ｍｍ）、タペットクリアランスＴＣのずれが小である場合（例えば、ＴＣ＝０．１３ｍｍ）、タペットクリアランスＴＣのずれが大である場合（例えば、ＴＣ＝０．０５ｍｍ）、及び圧縮圧力がゼロである場合それぞれにおける個別平均値ＡＶＥｒの例が示されている。
【００７８】
すなわち、実線１３０は、タペットクリアランスＴＣが正常である場合（例えば、ＴＣ＝０．２３ｍｍ）の個別平均値ＡＶＥｒを示す。破線１３２は、タペットクリアランスＴＣのずれが小さい場合（例えば、ＴＣ＝０．１３ｍｍ）の個別平均値ＡＶＥｒを示す。一点鎖線１３４は、タペットクリアランスＴＣのずれが大きい場合（例えば、ＴＣ＝０．０５ｍｍ）の個別平均値ＡＶＥｒを示す。二点鎖線１３６は、圧縮圧力がゼロである場合の個別平均値ＡＶＥｒを示す。
【００７９】
図２１には、図２０の各気筒２２ａ〜２２ｄの個別平均値ＡＶＥｒに基づく全体平均値ＡＶＥｔに対する個別平均値ＡＶＥｒの割合Ｒ１（＝ＡＶＥｒ／ＡＶＥｔ）を示す図である。図２２は、図２１の一部を拡大して表示した図である。図２１及び図２２の実線１４０は第１気筒２２ａに対応し、破線１４２は第２気筒２２ｂに対応し、一点鎖線１４４は第３気筒２２ｃに対応し、二点鎖線１４６は第４気筒２２ｄに対応する。
【００８０】
図２３は、各気筒２２についての角速度変動Δωと、個別平均値ＡＶＥｒと、割合Ｒ１（＝ＡＶＥｒ／ＡＶＥｔ）と、診断装置１４の判定結果との関係の一例を示す図である。図２３の例では、第１気筒２２ａの個別平均値ＡＶＥｒが４４．４［ｒａｄ／ｓ］であり、第２気筒２２ｂの個別平均値ＡＶＥｒが５４．０であり、第３気筒２２ｃの個別平均値ＡＶＥｒが５３．９であり、第４気筒２２ｄの個別平均値ＡＶＥｒが５５．８である。このため、全体平均値ＡＶＥｔは、５２．０３［ｒａｄ／ｓ］となる。
【００８１】
また、第１気筒２２ａの割合Ｒ１は８５％（＝４４．４／５２．０３）であり、第２気筒２２ｂの割合Ｒ１は１０４％（＝５４．０／５２．０３）であり、第３気筒２２ｃの割合Ｒ１は１０４％（＝５３．９／５２．０３）であり、第４気筒２２ｄの割合Ｒ１は１０７％（＝５５．８／５２．０３）である。
【００８２】
従って、割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（本実施形態では、１００％）を下回るのは、第１気筒２２ａであり、第１気筒２２ａは圧縮圧力不足気筒と判定される。ここで、ＥＣＵ１８に記憶されている故障コードが、第１気筒２２ａにおける失火発生を示すものであれば、第１気筒２２ａは、機械的故障のチェックを必要とする「不可」と判定される。一方、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄは、割合Ｒ１が閾値ＴＨ２を下回っていないため、故障コードの内容にかかわらず、機械的故障のチェックを必要としない「可」と判定される。
【００８３】
（ｄ）診断装置１４の判定結果
図２４は、失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障であると診断装置１４が判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する際に用いる指標の例を示しており、上述した割合Ｒ１の程度で３段階に表示する。すなわち、「タペットクリアランスのずれ小」、「タペットクリアランスのずれ大」及び「圧縮不良」である。ここにいう「圧縮不良」には、各気筒２２ａ〜２２ｄ内の傷、図示しないピストンリングの不良等が含まれる。
【００８４】
割合Ｒ１が１００％より若干小さい場合、診断装置１４は、タペットクリアランスＴＣのずれが小さい場合の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。割合Ｒ１が１００％よりかなり小さい場合、診断装置１４は、タペットクリアランスＴＣのずれが大きい場合の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。割合Ｒ１が１００％より極めて小さい場合、診断装置１４は、圧縮不良が発生している場合の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。
【００８５】
図２５〜図３０には、ＥＣＵ１８に記憶される故障コードと、診断装置１４が算出した割合Ｒ１と、診断装置１４の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置１４が表示するエンジン１６の点検項目及び確認部位の関係の第１例〜第６例が示されている。
【００８６】
図２５では、故障コードは、第１気筒２２ａが失火発生気筒であると示しており、また、第１気筒２２ａは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１気筒２２ａは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は、機械的故障のチェックを必要とする「不可」となる。そして、診断装置１４は、第１気筒２２ａの割合Ｒ１に応じて、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランス不良」及び「圧縮不良」を表示する。一方、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄは、失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもないことから、機械的故障のチェックを必要としない「可」と判定される。
【００８７】
図２６では、故障コードは、第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃが失火発生気筒であると示しており、また、第１気筒２２ａは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１気筒２２ａは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は「不可」となる。そして、診断装置１４は、第１気筒２２ａの割合Ｒ１に応じて、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランス不良」及び「圧縮不良」を表示する。一方、第２気筒２２ｂ及び第４気筒２２ｄは失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもなく、また、第３気筒２２ｃは失火発生気筒であるものの圧縮圧力不足気筒ではないことから、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄは「可」と判定される。
【００８８】
図２７では、第１気筒２２ａの割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っているものの、故障コードはいずれの気筒２２ａ〜２２ｄについても失火発生気筒を示していない。このため、診断装置１４は、いずれの気筒２２ａ〜２２ｄについても「可」と判定する。
【００８９】
図２８では、故障コードは、第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃが失火発生気筒であると示しており、また、第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は「不可」となる。そして、診断装置１４は、割合Ｒ１に応じて、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「圧縮不良」を、第２気筒２２ｂについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランスずれ大」を、第３気筒２２ｃについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランスずれ小」を表示する。一方、第４気筒２２ｄは、失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもないことから、「可」と判定される。
【００９０】
図２９では、故障コードは、第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃが失火発生気筒であると示しており、また、第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は「不可」となる。そして、割合Ｒ１に応じて、診断装置１４は、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「圧縮不良」を、第３気筒２２ｃについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランス不良」を表示する。一方、第２気筒２２ｂ及び第４気筒２２ｄは、失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもないことから、「可」と判定される。
【００９１】
図３０では、故障コードは、第４気筒２２ｄが失火発生気筒であると示しており、また、第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは圧縮圧力不足気筒であるものの失火発生気筒でなく、また、第４気筒２２ｄは失火発生気筒であるものの圧縮圧力不足気筒でない。このため、診断装置１４は、第１〜第４気筒２２ａ〜２２ｄをいずれも「可」と判定する。
【００９２】
上記のような図２５〜図３０の例からわかるように、本実施形態では、故障コードで示される失火発生気筒と、割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回る圧縮圧力不足気筒とが一致する場合にのみ、機械的故障が発生していると判定し、割合Ｒ１に応じた点検項目又は確認部位が示される。
【００９３】
３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転状態において、角速度変動Δωを検出することで、各気筒２２ａ〜２２ｄの圧縮圧力異常の発生を判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒２２ａ〜２２ｄを分解することなしに精度よく判定することが可能となり、エンジン１６の故障診断効率を向上することができる。
【００９４】
また、エンジン１６の通常運転時とクランキング回転時のいずれにおいても、爆発工程に対応する角速度変動Δωを気筒２２ａ〜２２ｄ毎に検出し、角速度変動Δωに基づいて圧縮圧力不足気筒を判定する。このため、ＥＣＵ１８が有している失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。従って、圧縮圧力不足気筒を判定するための構成（判定ロジック等のソフトウェアを含む。）を簡素化することができる。
【００９５】
さらに、失火発生気筒が生じた場合のみならず、点検整備等でのエンジン１６組立て後の動作確認にも利用可能である。
【００９６】
クランキング回転状態において、個別平均値ＡＶＥｒと全体平均値ＡＶＥｔとを比較し、全体平均値ＡＶＥｔよりも個別平均値ＡＶＥｒが小さい気筒２２ａ〜２２ｄが、圧縮圧力不足気筒であると判定する。
【００９７】
これにより、各気筒２２ａ〜２２ｄの相対比較により圧縮圧力不足気筒を判定することができる。このため、クランク軸２４を駆動するスタータモータ２８用のバッテリ３０の電圧Ｖｂの変化、周囲温度の変化等が角速度変動Δωに多少影響しても、圧縮圧力不足気筒の判定への影響を受け難くすることができる。
【００９８】
クランキング回転状態における角速度変動Δωの検出は、クランク軸２４を駆動するスタータモータ２８の始動から所定時間経過後（エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥを超えてから所定時間経過後）に開始する。これにより、クランキング回転が安定した状態で変動値を検出することが可能となるため、圧縮圧力不足気筒を精度よく判定することが可能となる。
【００９９】
クランク軸２４を駆動するスタータモータ２８を駆動するバッテリ３０の電圧Ｖｂを監視し、電圧Ｖｂが閾値ＴＨ＿Ｖｂよりも低下したとき、圧縮圧力不足気筒の判定を中止する。これにより、バッテリ３０の電圧Ｖｂ低下に起因してクランキング回転が不安定になった状態での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【０１００】
エンジン冷却水の温度Ｔｗが閾値ＴＨｗよりも低いとき、圧縮圧力不足気筒の判定を中止する。これにより、閾値ＴＨｗとして、例えば、通常の使用環境ではとり得ない値を設定しておけば、特異な使用環境での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【０１０１】
Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下に示す構成を採ることができる。
【０１０２】
上記実施形態では、診断装置１４を車両１２のエンジン１６の診断に用いたが、これに限らず、エンジンを有するその他の装置（例えば、船舶等の移動体）に用いることもできる。また、上記実施形態において、診断装置１４は、車両１２の外部からエンジンＥＣＵ１８と通信するものとしたが、車両１２の内部に搭載してもよい。換言すると、エンジンＥＣＵ１８に診断装置１４の機能を持たせることも可能である。
【０１０３】
上記実施形態では、エンジン１６は、直列４気筒エンジンであったが、気筒２２ａ〜２２ｄの配置や数は、これに限らない。例えば、エンジン１６は、Ｖ型６気筒エンジンであってもよい。この場合は、６気筒の一連の工程（吸気→圧縮→爆発→排気）がクランク軸２４の２回転（７２０°）に対応する。従って、クランク角Ａｃが１２０°（＝７２０°／６）毎に各気筒の爆発工程を対応させる。
【０１０４】
上記実施形態では、失火判定と圧縮圧力不足の判定とを組み合わせて用いたが、これに限らず、失火判定又は圧縮圧力不足の判定のみを用いてもよい。
【０１０５】
上記実施形態では、クランキング運転の際、燃料供給系（燃料噴射弁４４等）及び点火系（点火プラグ４６等）の両方を停止したが、気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を発生させなければよく、例えば、燃料供給系のみを停止させてもよい。
【０１０６】
上記実施形態では、エンジン冷却水の温度Ｔｗを用いて圧縮圧力不足気筒の判定を中止するか否かを判定したが、これに限らない。例えば、図示しないエンジンオイルの温度Ｔｏを代わりに又は温度Ｔｗに加えて用いることもできる。
【符号の説明】
【０１０７】
１２…車両 １４…エンジン故障診断装置
１６…エンジン １８…エンジンＥＣＵ（失火監視部）
２２、２２ａ〜２２ｄ…気筒 ２４…クランク軸
２８…スタータモータ ３０…バッテリ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、失火が発生している気筒を特定し、当該気筒を示す故障コードが記憶されるエンジンの故障診断方法及び故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを構成する各気筒における失火の発生を検出する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１では、内燃機関（１０７）に失火が発生したとマネジメントＥＣＵ（１１７）が判断したとき、マネジメントＥＣＵは、警告灯（１２５）を点灯するように制御する（［００２７］）。
【０００３】
また、各気筒の圧縮圧力の異常を検出する技術が知られている（特許文献２）。特許文献２では、燃料系及び点火系の駆動と停止した状態でクランク軸（１ａ）を回転させるクランキングを行い、各気筒の圧縮工程における設定クランク角間の瞬時回転数の差分値を用いてエンジンの回転変動を検出し、当該回転変動に基づいて圧縮圧力の異常を検出する（請求項１〜６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８００８２号公報
【特許文献１】特開２００４−０１９４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１における警告灯の点灯のような警告に基づいて、サービス拠点で故障診断及び点検修理作業が行われるが、失火が発生する原因は多岐に亘るため、修理個所の特定には大変な労力を必要とする。
【０００６】
例えば、複数気筒エンジンにおいて失火が発生した場合のトラブルシューティングの１つとして、エンジンの圧縮圧力に異常がないか否かを確認する点検項目を設ける場合、点火プラグを外して点火プラグの取付孔に圧力計を装着した状態でクランキング回転を行って各気筒の圧縮圧力を直接計測する方法や、各気筒のバルブクリアランス（吸気バルブ及び排気バルブのクリアランス）を全て点検する方法を採用すると、このような機械的な点検作業は分解や調整整備に多大な工数を必要とする。
【０００７】
また、失火の発生原因は、電気的な故障と機械的な故障に大別されるが、特に機械的故障については分解整備作業が必要になるので大変手間がかかるという問題がある。
【０００８】
一方、上記のように、特許文献２における圧縮圧力の異常検出は、各気筒における「圧縮工程」における設定クランク角間の瞬時回転数の差分値を用いる。このため、「圧縮工程」における瞬時回転数の差分値を検出して、圧縮圧力の異常を検出する構成（判断ロジック等のソフトウェアを含む。）を診断用として新たに設ける必要があり、構成の複雑化と高コスト化が避けられない。
【０００９】
この発明は、このような問題を考慮してなされたものであり、エンジンの運転中の失火発生の判定が、運転中の爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を検出して行われていることに着目し、失火判定に利用されている構成及び判定ロジックの一部活用を図ることにより、失火の発生が機械的な故障によるか否か及びいずれの気筒に機械的な故障が発生しているかを簡単に判定可能とし、診断工数を削減することができると共に、構成の簡素化を実現可能なエンジンの故障診断方法及び故障診断装置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】
【００１０】
この発明に係るエンジンの故障診断方法は、複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断方法であって、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態において、クランク軸の角速度の変動値を検出することで、各気筒の圧縮圧力異常の発生を判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒を分解することなしに精度よく判定することが可能となり、エンジンの故障診断効率を向上することができる。
【００１２】
また、エンジンの通常運転時とクランキング回転時のいずれにおいても、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、当該変動値に基づいて圧縮圧力不足気筒を判定する。このため、車両ＥＣＵが有している失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。従って、圧縮圧力不足気筒を判定するための構成（判定ロジック等のソフトウェアを含む。）を簡素化することができる。
【００１３】
さらに、失火発生気筒が生じた場合のみならず、点検整備等でのエンジン組立て後の動作確認にも利用可能である。
【００１４】
前記クランキング回転状態において、各気筒個別の変動値の平均値である個別平均値と、全気筒の変動値の平均値である全体平均値とを比較し、前記全体平均値よりも前記個別平均値が小さい気筒が、前記圧縮圧力不足気筒であると判定してもよい。これにより、各気筒の相対比較により圧縮圧力不足気筒を判定することができる。このため、クランク軸を駆動するモータ用のバッテリの電圧の変化、周囲温度の変化等がクランク軸の角速度の変動値に多少影響しても、圧縮圧力不足気筒の判定への影響を受け難くすることができる。
【００１５】
前記クランキング回転状態における前記クランク軸の角速度の変動値の検出は、前記クランク軸を駆動するモータの始動から所定時間経過後に開始してもよい。これにより、クランキング回転が安定した状態で変動値を検出することが可能となるため、圧縮圧力不足気筒を精度よく判定することが可能となる。
【００１６】
前記クランク軸を駆動するモータを駆動するバッテリの電圧を監視し、前記バッテリの電圧が、所定電圧よりも低下したとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止してもよい。これにより、バッテリの電圧低下に起因してクランキング回転が不安定になった状態での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【００１７】
エンジン冷却水の温度又はエンジンオイルの温度が所定値よりも低いとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止してもよい。前記所定値として、例えば、通常の使用環境ではとり得ない値を設定しておけば、特異な使用環境での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【００１８】
この発明に係るエンジンの故障診断装置は、複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断装置であって、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に取得し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態において、クランク軸の角速度の変動値を検出することで、各気筒の圧縮圧力異常の発生を判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒を分解することなしに精度よく判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒を分解することなしに精度よく判定することが可能となり、エンジンの故障診断効率を向上することができる。
【００２０】
また、エンジンの通常運転時とクランキング回転時のいずれにおいても、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、当該変動値に基づいて圧縮圧力不足気筒を判定する。このため、車両ＥＣＵが有している失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。従って、圧縮圧力不足気筒を判定するための構成（判定ロジック等のソフトウェアを含む。）を簡素化することができる。
【００２１】
さらに、失火発生気筒が生じた場合のみならず、点検整備等でのエンジン組立て後の動作確認にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の一実施形態に係るエンジン故障診断装置（以下「診断装置」ともいう。）を有するエンジン診断システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】１つの気筒の内部の概略的な構成を示す図である。
【図３】クランク角センサの外観を示す図である。
【図４】クランク角センサの出力信号の一例を示す図である。
【図５】車両の通常走行時（エンジンの通常運転時）において、エンジンＥＣＵが、気筒における失火の発生の有無を判定するフローチャートである。
【図６】エンジンの通常運転時における各気筒のピストンの動作と、ピストンの動作に伴ってクランク軸に生じる負荷の大きさとの関係の例を、気筒が正常に動作しているときと失火が発生しているときとに分けて示す図である。
【図７】エンジンＥＣＵによる失火発生の判定のフローチャートである。
【図８】各気筒が正常に動作している場合及び第１気筒に失火が発生している場合におけるクランク角及びクランク角速度と、各気筒における工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例を示す図である。
【図９】図８の例に対応するクランク角及び角速度変動と、各気筒の爆発工程との関係を示す図である。
【図１０】エンジンＥＣＵによる失火発生の警告がされた場合において、各気筒に圧縮圧力の不良が発生しているかどうかを診断するフローチャートである。
【図１１】タペットクリアランスが正常である場合のエンジン回転数の変化の一例を示す図である。
【図１２】タペットクリアランスのずれが大である場合のエンジン回転数の変化の一例を示す。
【図１３】圧縮圧力が発生していない（圧縮圧力がゼロである）場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。
【図１４】クランキング回転時における各気筒のピストンの動作と、ピストンの動作に伴ってクランク軸に生じる負荷の大きさとの関係の例を、気筒が正常に動作しているときと圧縮圧力の不足が発生しているときとに分けて示す図である。
【図１５】前記診断装置による圧縮圧力不足の判定の第１フローチャートである。
【図１６】前記診断装置による圧縮圧力不足の判定の第２フローチャートである。
【図１７】図１５及び図１６のフローチャートを実行する際のタイムチャートの一例を示す図である。
【図１８】クランキング回転状態において、各気筒が正常に動作している場合及び第１気筒に失火が発生している場合におけるクランク角及びクランク角速度と、各気筒における工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例を示す図である。
【図１９】図１８の例に対応するクランク角及び角速度変動と、各気筒の爆発工程との関係を示す図である。
【図２０】第１気筒が異常で、第２〜第４気筒が正常である場合において、第１気筒のタペットクリアランスが正常である場合、タペットクリアランスのずれが小である場合、タペットクリアランスのずれが大である場合、及び圧縮圧力がゼロである場合それぞれにおける個別平均値の一例を示す図である。
【図２１】図２０の各気筒の個別平均値に基づく全体平均値に対する個別平均値の割合を示す図である。
【図２２】図２１の一部を拡大して表示した図である。
【図２３】各気筒についての角速度変動と、個別平均値と、個別平均値及び全体平均値の割合と、診断装置の判定結果との関係の一例を示す図である。
【図２４】失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障であると診断装置が判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部に表示する際に用いる指標の例を示す図である。
【図２５】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第１例を示す図である。
【図２６】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第２例を示す図である。
【図２７】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第３例を示す図である。
【図２８】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第４例を示す図である。
【図２９】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第５例を示す図である。
【図３０】エンジンＥＣＵに記憶される故障コードと、診断装置が算出した割合と、診断装置の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置が表示するエンジンの点検項目及び確認部位の関係の第６例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
Ａ．一実施形態
１．構成
（１）全体構成
図１は、この発明の一実施形態に係るエンジン故障診断装置１４（以下「診断装置１４」ともいう。）を有するエンジン診断システム１０（以下「システム１０」ともいう。）の概略的な構成を示すブロック図である。システム１０は、診断対象としてのエンジン１６を搭載した車両１２と、エンジン１６の診断を行う診断装置１４とを有する。
【００２４】
（２）車両１２
（ａ）全体構成
車両１２は、エンジン１６に加え、エンジン１６の動作を制御するエンジン電子制御装置１８（以下「エンジンＥＣＵ１８」又は「ＥＣＵ１８」という。）と、イグニションスイッチ２０（以下「ＩＧＳＷ２０」という。）とを有する。
【００２５】
（ｂ）エンジン１６
図１に示すように、エンジン１６は、いわゆる直列４気筒エンジンであり、第１〜第４気筒２２ａ〜２２ｄ（以下「気筒２２」と総称する。）と、クランク軸２４と、クランク角センサ２６と、スタータモータ２８と、バッテリ３０と、電圧センサ３２と、温度センサ３４とを有する。
【００２６】
図２には、１つの気筒２２の内部の概略的な構成が示されている。各気筒２２は、吸気バルブ４０と、排気バルブ４２と、燃料噴射弁４４と、点火プラグ４６と、ピストン４８とを有する。吸気バルブ４０、排気バルブ４２及び点火プラグ４６は、各気筒２２の燃焼室５０に面して配置されている。
【００２７】
図３には、クランク角センサ２６の外観が示されている。図４には、クランク角センサ２６の出力信号Ｓａ１の一例が示されている。クランク角センサ２６は、クランク軸２４に設けられたパルスロータ５２の回転角（以下「クランク角Ａｃ」という。）［°］を検出し、エンジンＥＣＵ１８に出力する。すなわち、図４に示すように、クランク角センサ２６の出力信号Ｓａ１は、パルスロータ５２が所定角度（ここでは、６°）回転する毎にパルス信号を出力する。クランク角センサ２６から出力信号Ｓａ１を受信したＥＣＵ１８は、出力信号Ｓａ１の波形を整形して信号Ｓａ２とする。そして、信号Ｓａ２の立ち上がり周期Ｐ１を計測することにより、エンジン回転数ＮＥ及びクランク軸２４の角速度（以下「クランク角速度ω」又は「角速度ω」という。）を検出する。
【００２８】
スタータモータ２８は、バッテリ３０から供給される電力に基づきクランク軸２４を駆動する。電圧センサ３２は、バッテリ３０の出力電圧Ｖｂ［Ｖ］を検出し、ＥＣＵ１８に出力する。
【００２９】
温度センサ３４は、図示しないエンジン冷却水の温度Ｔｗ［℃］を検出し、ＥＣＵ１８に出力する。後述するように、温度センサ３４が検出する温度は、図示しないエンジンオイルの温度Ｔｏ［℃］であってもよい。
【００３０】
（ｃ）エンジンＥＣＵ１８
エンジンＥＣＵ１８は、エンジン１６の動作を制御するものであり、図１に示すように、入出力部６０、演算部６２及び記憶部６４を有する。
【００３１】
（３）診断装置１４
診断装置１４は、エンジン１６の故障を診断するものであり、図１に示すように、車両内データの入出力用として車両１２に設けられているデータリンクコネクタ７０を介してエンジンＥＣＵ１８に接続するためのケーブル７２と、ケーブル７２が連結される入出力部７４と、図示しないキーボードやタッチパッド等からなる操作部７６と、各部の制御及び各気筒２２の異常判定を行う演算部７８と、演算部７８で用いる制御プログラムや異常診断プログラムなどの各種プログラムやデータを記憶する記憶部８０と、各種の表示を行う表示部８２とを有する。
【００３２】
診断装置１４のハードウェア構成としては、例えば、市販のノート型パーソナルコンピュータを用いることができる。
【００３３】
診断装置１４を用いて各気筒２２の異常診断を行う際、ケーブル７２の一端を入出力部７４に接続した状態で、車両１２の図示しないインスツルメントパネルに設けられたデータリンクコネクタ７０にケーブル７２の他端を接続する。その後、操作部７６に対する作業者（ユーザ）からの操作に応じて、診断装置１４は、各気筒２２の異常診断を行う。その際、診断装置１４は、エンジンＥＣＵ１８を介してエンジン１６を作動させる。診断装置１４が行う各気筒２２の異常診断の詳細は後述する。
【００３４】
２．気筒２２の異常診断
（１）異常診断の概要
本実施形態では、車両１２の通常走行時（エンジン１６の通常運転時）において、エンジンＥＣＵ１８が、気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火の発生の有無を判定する。また、エンジンＥＣＵ１８が失火の発生を検出した場合、どの気筒２２ａ〜２２ｄに失火が発生したかを故障コードとして記憶するとともに、インスツルメントパネルの警告灯（図示せず）に表示する。失火発生が判定された場合に、作業者がＥＣＵ１８に診断装置１４を接続して診断用運転を行うことにより、診断装置１４は、気筒２２ａ〜２２ｄにおける圧縮圧力の不足の有無を判定する。作業者は、診断装置１４による判定結果に基づいて、その後の修理点検作業を行う。
【００３５】
（２）失火判定
（ａ）失火判定の概要
図５は、車両１２の通常走行時（エンジン１６の通常運転時）において、エンジンＥＣＵ１８が、気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火の発生の有無を判定するフローチャートである。
【００３６】
ステップＳ１において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火の発生の有無を判定する。いずれの気筒２２ａ〜２２ｄにおいても失火が発生していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ１に戻る。いずれかの気筒２２ａ〜２２ｄにおいて失火が発生した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３において、ＥＣＵ１８は、失火が発生した旨と当該失火が発生した気筒２２ａ〜２２ｄを示す故障コード（ＤＴＣ）を記憶部６４に記憶する。ステップＳ４において、ＥＣＵ１８は、図示しない警告灯を点灯させる等の警告を行って、エンジン１６に異常が発生した旨をユーザに通知する。当該警告を受けたユーザは、例えば、車両１２を修理工場等に持ち込む。
【００３７】
（ｂ）失火判定の原理
図６には、エンジン１６の通常運転時における各気筒２２ａ〜２２ｄのピストン４８の動作と、ピストン４８の動作に伴ってクランク軸２４に生じる負荷Ｌ１の大きさとの関係の例が、正常に動作しているときと失火が発生しているときとに分けてモデル的に示されている。ここでの負荷Ｌ１は、エンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］の低下、すなわち、クランク軸２４の角速度ωの低下を意味する。
【００３８】
図６の例では、吸気工程、圧縮工程及び排気工程においては、気筒２２が正常に動作している場合と、失火が発生している場合とで負荷Ｌ１にほとんど差は生じない。一方、爆発工程においては、気筒２２が正常に動作している場合、爆発により駆動トルクが発生してエンジン回転数ＮＥが増加するため、負荷Ｌ１が小さくなる。
【００３９】
従って、爆発工程における角速度ωが通常運転時よりも低下（変動値の低下）することに基づいて失火の発生を判定することが可能である。
【００４０】
（ｃ）失火判定の詳細
図７は、ＥＣＵ１８による失火発生の判定のフローチャートである。ステップＳ１１において、ＥＣＵ１８は、クランク角センサ２６からクランク角Ａｃを取得する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ１８は、取得したクランク角Ａｃに基づいてクランク角速度ωを算出する。
【００４１】
図８には、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合及び第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωと、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける各工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例が示されている。図８において、実線９０は、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。破線９２は、第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。
【００４２】
図８の例では、第１気筒２２ａの爆発工程において角速度ωが急減している。このため、第１気筒２２ａに失火が発生していると判定できる。
【００４３】
図７に戻り、ステップＳ１３において、ＥＣＵ１８は、図示しないハイパスフィルタを用いて、車両１２の加減速によるエンジン回転数ＮＥの変動成分を除去する。
【００４４】
ステップＳ１４において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２の工程を分別する処理（工程分別処理）を行う。具体的には、クランク角Ａｃを各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程に対応させて区分する。本実施形態ではエンジン１６は４気筒であるため、各気筒２２ａ〜２２ｄの一連の工程（吸気→圧縮→爆発→排気）は、クランク軸２４の２回転（７２０°）に対応する。従って、クランク角Ａｃが１８０°（＝７２０°／４）毎に各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程を対応させる。
【００４５】
ステップＳ１５において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２の爆発工程における角速度変動Δωを算出する。例えば、各気筒２２の爆発工程の開始時点における角速度ωと終了時点における角速度ωとの差を角速度変動Δωとすることができる。或いは、各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程における角速度ωの最大値と最小値の差を角速度変動Δωとしてもよい。
【００４６】
図９には、図８の例に対応するクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωと、各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程との関係が示されている。図９において、実線１００は、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示す。破線１０２は、第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示しており、失火発生が発生した爆発行程の気筒位置で角速度変動Δωが負値を示している。
【００４７】
図７に戻り、ステップＳ１６において、ＥＣＵ１８は、各気筒２２ａ〜２２ｄの爆発工程における角速度変動Δωに基づき各気筒２２ａ〜２２ｄにおける失火発生の有無を判定する。具体的には、上述のように、角速度変動Δωが低下して負値となる場合に失火発生と判断し、負値となる位置に対応する爆発行程の気筒を失火発生気筒と判定する。
【００４８】
（ｄ）故障コード
上記のように、本実施形態における故障コードは、失火が発生した旨と当該失火が発生した気筒２２ａ〜２２ｄを示す。例えば、第１気筒２２ａに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０１」が記憶される。第２気筒２２ｂに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０２」が記憶される。第３気筒２２ｃに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０３」が記憶される。第４気筒２２ｄに失火が発生した場合、故障コードとして「Ｐ０３０４」が記憶される。
【００４９】
（３）圧縮圧力不足の判定
（ａ）圧縮圧力不足の判定の概要
図１０は、エンジンＥＣＵ１８による失火発生の警告がされた場合において、気筒２２ａ〜２２ｄに圧縮圧力の不良が発生しているかどうかを診断するフローチャートである。
【００５０】
ステップＳ２１において、作業者は、ケーブル７２及びデータリンクコネクタ７０を介して診断装置１４をＥＣＵ１８に接続する。ステップＳ２２において、作業者は、診断装置１４の操作部７６を操作して、ＥＣＵ１８から診断装置１４に故障コード（ＤＴＣ）を読み出す。
【００５１】
ステップＳ２３において、作業者は、読み出した故障コードが失火の発生を示すものであるか否かを判定する。故障コードが失火の発生を示すものでない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、作業者は、ステップＳ２４において、故障コードに応じた診断作業を実行する。
【００５２】
故障コードが失火の発生を示すものである場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２５において、診断装置１４は、故障コードが失火の発生を示す気筒２２（失火発生気筒）について圧縮圧力の不足の有無を判定する。ここでの判定では、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける燃料供給及び点火を停止し、爆発が起きないようにさせつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転を用いる（詳細は後述する。）。
【００５３】
失火発生気筒において圧縮圧力の不足が発生している場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ステップＳ２７において、診断装置１４は、失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障であると判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。作業者は、当該表示に従って点検作業及び修理作業を行う。
【００５４】
失火発生気筒において圧縮圧力の不足が発生していない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ステップＳ２８において、診断装置１４は、失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障ではなく、例えば、電気的な故障であると判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。作業者は、当該表示に従って点検作業及び修理作業を行う。
【００５５】
（ｂ）圧縮圧力不足の判定原理
上記のように、本実施形態における圧縮圧力の不足の有無を判定では、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転を用いる。このように、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させた場合、タペットクリアランス等のずれによりいずれかの気筒２２ａ〜２２ｄにおいて圧縮圧力の低下が発生すると、クランキング回転時のエンジン回転数ＮＥ又はクランク角速度ωの変動が大きくなる。
【００５６】
図１１は、タペットクリアランスＴＣが正常である場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。図１２は、タペットクリアランスＴＣのずれが大である場合（例えば、ＴＣ＝０．２ｍｍ）である場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。図１３は、圧縮圧力が発生していない（圧縮圧力がゼロである）場合のエンジン回転数ＮＥの変化の一例を示す。なお、一般に、タペットクリアランスは、吸気バルブ又は吸気バルブのシャフトとカムシャフト又はロッカーアームとの隙間を指す。タペットクリアランスは、バルブの開閉ポイントであるバルブの開口タイミング、バルブの動作タイミングに影響する。
【００５７】
図１４には、クランキング回転時における各気筒２２ａ〜２２ｄのピストン４８の動作と、ピストン４８の動作に伴ってクランク軸２４に生じる負荷Ｌ１の大きさとの関係の例が、正常に動作しているときと圧縮圧力の不足が発生しているときとに分けてモデル的に示されている。ここでの負荷Ｌ１は、エンジン回転数ＮＥ［ｒｐｍ］の低下、すなわち、クランク角速度ωの低下を示す。また、クランキング回転時には各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させるため、図１４における爆発工程は、実際には爆発を伴うものではない。換言すると、ここでの爆発工程とは、通常運転時における爆発工程とクランク角Ａｃの範囲を等しくする工程を指すことに留意されたい。
【００５８】
図１４の例では、正常に動作している場合と、圧縮異常が発生している場合とを比較して示しており、負荷Ｌ１の差は、吸気工程、爆発工程及び排気工程と比較して、圧縮工程が特に大きい。これは、気筒２２のいずれかの箇所において気体の漏れを生じている場合、圧縮負荷が小さくなるためである。
【００５９】
そして、複数の気筒２２ａ〜２２ｄで構成されたエンジン１６においては、それぞれの気筒２２ａ〜２２ｄの工程の位相をずらすことで規則性を持たせた角速度変動Δωとなるように設定されているので、正常動作では安定したクランキング回転が得られるように構成されている。ところが、いずれかの気筒２２ａ〜２２ｄで圧縮異常が発生すると、上記のように圧縮負荷がかからず角速度変動Δωに乱れが発生する。
【００６０】
本発明ではこの点に着目し、圧縮工程における負荷Ｌ１の差を直接用いるのではなく、失火判定（図９等）の場合と同様、爆発工程における角速度変動Δωを用いる。これは、圧縮圧力が不足している気筒２２ａ〜２２ｄを含むクランキング回転では、圧縮圧力不足気筒の圧縮工程ではクランク角速度ωが上昇するが、その反動で次工程（爆発工程）では角速度ωの低下が起こることを利用したものである。これにより、爆発工程における角速度ωの低下（変動）に基づいて圧縮圧力の不足の有無を判定することが可能である。従って、失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。
【００６１】
（ｃ）圧縮圧力不足の判定の詳細
図１５は、診断装置１４による圧縮圧力不足の判定の第１フローチャートであり、図１６は、診断装置１４による圧縮圧力不足の判定の第２フローチャートである。図１７は、図１５及び図１６のフローチャートを実行する際のタイムチャートの一例である。
【００６２】
図１５のステップＳ３１において、診断装置１４は、表示部８２に暖機運転の要求を表示する。当該要求を見た作業者は、ＩＧＳＷ２０をオンにして暖機運転を開始する（時点ｔ１）。ここにいう暖機運転は、例えば、エンジン回転数ＮＥを暖機用の所定値（例えば、３０００ｒｐｍ）まで上昇させることをいう。
【００６３】
ステップＳ３２において、診断装置１４は、暖機が終了したか否かを判定する。具体的には、診断装置１４は、ＥＣＵ１８を介して温度センサ３４から温度Ｔｗを取得し、温度Ｔｗが、暖機運転の終了を示す閾値ＴＨｗ以上になったか否かを判定する。暖機が終了していない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ステップＳ３２を繰り返す。
【００６４】
暖機が終了した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３３において、診断装置１４は、表示部８２に暖機運転の終了の要求を表示する。当該要求には、ＩＧＳＷ２０をオフにした後、再度オンにすることの要求を含む。当該要求を見た作業者は、ＩＧＳＷ２０をオフにし（時点ｔ２）、測定開始するために、ＩＧＳＷ２０を再オンする（時点ｔ３）。
【００６５】
ＩＧＳＷ２０が再オンされた場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ステップＳ３５において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８を介して電圧センサ３２からバッテリ３０の電圧Ｖｂを取得し、電圧Ｖｂが、電圧Ｖｂに関する閾値（バッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂ）以上であるか否かを判定する。バッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂは、スタータモータ２８によるクランキング回転が不安定になるか否かを判定するための閾値である。
【００６６】
電圧Ｖｂがバッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂ未満である場合（Ｓ３５：ＮＯ）、圧縮圧力不足の判定をこの時点で終了する。電圧Ｖｂがバッテリ電圧閾値ＴＨ＿Ｖｂ以上である場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、図１６のステップＳ３６において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８に対し、各気筒２２ａ〜２２ｄについて爆発工程における角速度変動Δωを要求する（時点ｔ４）。当該要求には、各気筒２２ａ〜２２ｄにおいて爆発を禁止（燃料供給を停止及び点火信号をＯＦＦに維持）することが含まれる。
【００６７】
ステップＳ３７において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８に故障コードを要求する（時点ｔ５）。当該要求を受けたＥＣＵ１８は、診断装置１４に故障コードを送信する。診断装置１４は、受信した故障コードを後の処理で用いる。
【００６８】
ステップＳ３８において、診断装置１４は、作業者にクランキング運転を要求する旨を表示部８２に表示する。当該要求を見た作業者は、図示しないスタータモータを回転させてクランキング運転を行う（時点ｔ６）。
【００６９】
ステップＳ３９において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８を介して取得するエンジン回転数ＮＥ（クランキング回転数）が閾値ＴＨ＿ＮＥ以上であるか否かを判定する。閾値ＴＨ＿ＮＥは、圧縮圧力不足の判定を安定して行うことができるエンジン回転数ＮＥであるか否かを判定するための閾値であり、例えば、５０ｒｐｍである。エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥ以上でない場合（Ｓ３９：ＮＯ）、ステップＳ３９を繰り返し、図示していないが、所定時間（例えば、３０秒）が経過しても閾値ＴＨ＿ＮＥ以上にならない場合にはクランキング要求をキャンセルして診断を終了する。エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥ以上である場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、ステップＳ４０において、診断装置１４は、エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥ以上になってから所定時間（例えば、１秒）が経過したか否かを判定する。当該所定時間が経過していない場合（Ｓ４０：ＮＯ）、ステップＳ３９に戻る。
【００７０】
当該所定時間が経過した場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ４１において、診断装置１４は、ＥＣＵ１８から角速度変動Δωを取得する（時点ｔ７〜ｔ８）。すなわち、ＥＣＵ１８は、図７のステップＳ１１〜Ｓ１５と同様の処理により角速度変動Δωを検出し、診断装置１４に送信する。なお、ＥＣＵ１８による角速度変動Δωの検出及び送信が終了すると、作業者は、診断装置１４の表示部８２の表示に応じてクランキングを終了する（ＥＣＵ１８による角速度変動Δωの検出の終了よりも後に終了してもよい）。
【００７１】
図１８には、クランキング回転状態において、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合及び第１気筒２２に失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωと、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程）との関係の例がモデル的に示されている。図１８において、実線１１０は、各気筒２２ａ〜２２ｄが正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。破線１１２は、第１気筒２２ａに失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及びクランク角速度ωの関係を示す。
【００７２】
図１８の例では、第１気筒２２ａの圧縮工程の後の爆発行程での回転に乱れが発生して角速度ωが急減している。
【００７３】
図１９には、図１８の例に対応するクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωと、各気筒２２の爆発工程との関係が示されている。図１９において、実線１２０は、各気筒２２が正常に動作している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示す。破線１２２は、第１気筒２２に失火が発生している場合におけるクランク角Ａｃ及び角速度変動Δωの関係を示す。図１８の例では、圧縮圧力不良が発生している状態をわかりやすく説明するために、第１気筒２２ａの圧縮工程において圧縮抜け（圧縮圧力がゼロの状態）が発生した場合を示しており、図１９の例では、第１気筒２２ａの爆発工程において角速度変動Δωが減少している。これは、第１気筒２２ａの圧縮工程において圧縮負荷がかからずその分だけ角速度変動Δωが増加し、その反動で第１気筒２２ａの爆発工程において角速度変動Δωが減少するためである。このようにして、爆発工程ごとの比較で第１気筒２２ａにおいて圧縮圧力の不足が発生していることを判定することができる。
【００７４】
図１６に戻り、ステップＳ４２において、診断装置１４は、取得した角速度変動Δωに基づいて個別平均値ＡＶＥｒ、全体平均値ＡＶＥｔ及び割合Ｒ１を算出する（時点ｔ８〜ｔ９）。個別平均値ＡＶＥｒは、各気筒２２それぞれについての爆発工程における角速度変動Δωの平均値である。全体平均値ＡＶＥｔは、全気筒２２の個別平均値ＡＶＥｒの平均値である。割合Ｒ１は、個別平均値ＡＶＥｒ／全体平均値ＡＶＥｔである。
【００７５】
ステップＳ４３において、診断装置１４は、ステップＳ３７で取得した故障コードＤＴＣ及びステップＳ４２で算出した割合Ｒ１に基づいて各気筒２２について機械的故障の有無を判定し、判定結果を表示部８２に表示する（時点ｔ１０〜ｔ１１）。
【００７６】
すなわち、診断装置１４は、各気筒２２ａ〜２２ｄについての割合Ｒ１に基づき失火発生気筒における圧縮圧力不足の有無を判定する。具体的には、割合Ｒ１が、圧縮圧力不足の有無を判定するための閾値（圧縮圧力不足判定閾値ＴＨ２）を下回る場合、ＥＣＵ１８は、当該失火発生気筒に圧縮圧力不足が発生していると判定する。本実施形態において、閾値ＴＨ２は１００％である。
【００７７】
図２０には、気筒２２ａ〜２２ｄのうち第１気筒２２ａが異常で、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄが正常である場合において、第１気筒２２ａのタペットクリアランスＴＣが正常である場合（例えば、ＴＣ＝０．２３ｍｍ）、タペットクリアランスＴＣのずれが小である場合（例えば、ＴＣ＝０．１３ｍｍ）、タペットクリアランスＴＣのずれが大である場合（例えば、ＴＣ＝０．０５ｍｍ）、及び圧縮圧力がゼロである場合それぞれにおける個別平均値ＡＶＥｒの例が示されている。
【００７８】
すなわち、実線１３０は、タペットクリアランスＴＣが正常である場合（例えば、ＴＣ＝０．２３ｍｍ）の個別平均値ＡＶＥｒを示す。破線１３２は、タペットクリアランスＴＣのずれが小さい場合（例えば、ＴＣ＝０．１３ｍｍ）の個別平均値ＡＶＥｒを示す。一点鎖線１３４は、タペットクリアランスＴＣのずれが大きい場合（例えば、ＴＣ＝０．０５ｍｍ）の個別平均値ＡＶＥｒを示す。二点鎖線１３６は、圧縮圧力がゼロである場合の個別平均値ＡＶＥｒを示す。
【００７９】
図２１には、図２０の各気筒２２ａ〜２２ｄの個別平均値ＡＶＥｒに基づく全体平均値ＡＶＥｔに対する個別平均値ＡＶＥｒの割合Ｒ１（＝ＡＶＥｒ／ＡＶＥｔ）を示す図である。図２２は、図２１の一部を拡大して表示した図である。図２１及び図２２の実線１４０は第１気筒２２ａに対応し、破線１４２は第２気筒２２ｂに対応し、一点鎖線１４４は第３気筒２２ｃに対応し、二点鎖線１４６は第４気筒２２ｄに対応する。
【００８０】
図２３は、各気筒２２についての角速度変動Δωと、個別平均値ＡＶＥｒと、割合Ｒ１（＝ＡＶＥｒ／ＡＶＥｔ）と、診断装置１４の判定結果との関係の一例を示す図である。図２３の例では、第１気筒２２ａの個別平均値ＡＶＥｒが４４．４［ｒａｄ／ｓ］であり、第２気筒２２ｂの個別平均値ＡＶＥｒが５４．０であり、第３気筒２２ｃの個別平均値ＡＶＥｒが５３．９であり、第４気筒２２ｄの個別平均値ＡＶＥｒが５５．８である。このため、全体平均値ＡＶＥｔは、５２．０３［ｒａｄ／ｓ］となる。
【００８１】
また、第１気筒２２ａの割合Ｒ１は８５％（＝４４．４／５２．０３）であり、第２気筒２２ｂの割合Ｒ１は１０４％（＝５４．０／５２．０３）であり、第３気筒２２ｃの割合Ｒ１は１０４％（＝５３．９／５２．０３）であり、第４気筒２２ｄの割合Ｒ１は１０７％（＝５５．８／５２．０３）である。
【００８２】
従って、割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（本実施形態では、１００％）を下回るのは、第１気筒２２ａであり、第１気筒２２ａは圧縮圧力不足気筒と判定される。ここで、ＥＣＵ１８に記憶されている故障コードが、第１気筒２２ａにおける失火発生を示すものであれば、第１気筒２２ａは、機械的故障のチェックを必要とする「不可」と判定される。一方、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄは、割合Ｒ１が閾値ＴＨ２を下回っていないため、故障コードの内容にかかわらず、機械的故障のチェックを必要としない「可」と判定される。
【００８３】
（ｄ）診断装置１４の判定結果
図２４は、失火発生気筒において失火が発生している原因は、機械的な故障であると診断装置１４が判定し、その旨及びその後の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する際に用いる指標の例を示しており、上述した割合Ｒ１の程度で３段階に表示する。すなわち、「タペットクリアランスのずれ小」、「タペットクリアランスのずれ大」及び「圧縮不良」である。ここにいう「圧縮不良」には、各気筒２２ａ〜２２ｄ内の傷、図示しないピストンリングの不良等が含まれる。
【００８４】
割合Ｒ１が１００％より若干小さい場合、診断装置１４は、タペットクリアランスＴＣのずれが小さい場合の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。割合Ｒ１が１００％よりかなり小さい場合、診断装置１４は、タペットクリアランスＴＣのずれが大きい場合の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。割合Ｒ１が１００％より極めて小さい場合、診断装置１４は、圧縮不良が発生している場合の点検作業及び修理作業を表示部８２に表示する。
【００８５】
図２５〜図３０には、ＥＣＵ１８に記憶される故障コードと、診断装置１４が算出した割合Ｒ１と、診断装置１４の判定結果と、当該判定結果に基づき診断装置１４が表示するエンジン１６の点検項目及び確認部位の関係の第１例〜第６例が示されている。
【００８６】
図２５では、故障コードは、第１気筒２２ａが失火発生気筒であると示しており、また、第１気筒２２ａは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１気筒２２ａは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は、機械的故障のチェックを必要とする「不可」となる。そして、診断装置１４は、第１気筒２２ａの割合Ｒ１に応じて、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランス不良」及び「圧縮不良」を表示する。一方、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄは、失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもないことから、機械的故障のチェックを必要としない「可」と判定される。
【００８７】
図２６では、故障コードは、第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃが失火発生気筒であると示しており、また、第１気筒２２ａは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１気筒２２ａは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は「不可」となる。そして、診断装置１４は、第１気筒２２ａの割合Ｒ１に応じて、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランス不良」及び「圧縮不良」を表示する。一方、第２気筒２２ｂ及び第４気筒２２ｄは失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもなく、また、第３気筒２２ｃは失火発生気筒であるものの圧縮圧力不足気筒ではないことから、第２〜第４気筒２２ｂ〜２２ｄは「可」と判定される。
【００８８】
図２７では、第１気筒２２ａの割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っているものの、故障コードはいずれの気筒２２ａ〜２２ｄについても失火発生気筒を示していない。このため、診断装置１４は、いずれの気筒２２ａ〜２２ｄについても「可」と判定する。
【００８９】
図２８では、故障コードは、第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃが失火発生気筒であると示しており、また、第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は「不可」となる。そして、診断装置１４は、割合Ｒ１に応じて、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「圧縮不良」を、第２気筒２２ｂについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランスずれ大」を、第３気筒２２ｃについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランスずれ小」を表示する。一方、第４気筒２２ｄは、失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもないことから、「可」と判定される。
【００９０】
図２９では、故障コードは、第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃが失火発生気筒であると示しており、また、第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１気筒２２ａ及び第３気筒２２ｃは、失火発生気筒且つ圧縮圧力不足気筒であることから、診断装置１４による診断結果は「不可」となる。そして、割合Ｒ１に応じて、診断装置１４は、第１気筒２２ａについての点検項目又は確認部位として「圧縮不良」を、第３気筒２２ｃについての点検項目又は確認部位として「タペットクリアランス不良」を表示する。一方、第２気筒２２ｂ及び第４気筒２２ｄは、失火発生気筒でも圧縮圧力不足気筒でもないことから、「可」と判定される。
【００９１】
図３０では、故障コードは、第４気筒２２ｄが失火発生気筒であると示しており、また、第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回っていることから圧縮圧力不足気筒であると判定される。第１〜第３気筒２２ａ〜２２ｃは圧縮圧力不足気筒であるものの失火発生気筒でなく、また、第４気筒２２ｄは失火発生気筒であるものの圧縮圧力不足気筒でない。このため、診断装置１４は、第１〜第４気筒２２ａ〜２２ｄをいずれも「可」と判定する。
【００９２】
上記のような図２５〜図３０の例からわかるように、本実施形態では、故障コードで示される失火発生気筒と、割合Ｒ１が閾値ＴＨ２（＝１００％）を下回る圧縮圧力不足気筒とが一致する場合にのみ、機械的故障が発生していると判定し、割合Ｒ１に応じた点検項目又は確認部位が示される。
【００９３】
３．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、各気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を中止させつつクランク軸２４を回転させるクランキング回転状態において、角速度変動Δωを検出することで、各気筒２２ａ〜２２ｄの圧縮圧力異常の発生を判定することが可能となる。従って、失火発生原因の１つである圧縮圧力の不足（機械的な故障）の有無を、気筒２２ａ〜２２ｄを分解することなしに精度よく判定することが可能となり、エンジン１６の故障診断効率を向上することができる。
【００９４】
また、エンジン１６の通常運転時とクランキング回転時のいずれにおいても、爆発工程に対応する角速度変動Δωを気筒２２ａ〜２２ｄ毎に検出し、角速度変動Δωに基づいて圧縮圧力不足気筒を判定する。このため、ＥＣＵ１８が有している失火判定のためのロジックを圧縮圧力不足気筒の判定のためのロジックとして利用することが可能となる。従って、圧縮圧力不足気筒を判定するための構成（判定ロジック等のソフトウェアを含む。）を簡素化することができる。
【００９５】
さらに、失火発生気筒が生じた場合のみならず、点検整備等でのエンジン１６組立て後の動作確認にも利用可能である。
【００９６】
クランキング回転状態において、個別平均値ＡＶＥｒと全体平均値ＡＶＥｔとを比較し、全体平均値ＡＶＥｔよりも個別平均値ＡＶＥｒが小さい気筒２２ａ〜２２ｄが、圧縮圧力不足気筒であると判定する。
【００９７】
これにより、各気筒２２ａ〜２２ｄの相対比較により圧縮圧力不足気筒を判定することができる。このため、クランク軸２４を駆動するスタータモータ２８用のバッテリ３０の電圧Ｖｂの変化、周囲温度の変化等が角速度変動Δωに多少影響しても、圧縮圧力不足気筒の判定への影響を受け難くすることができる。
【００９８】
クランキング回転状態における角速度変動Δωの検出は、クランク軸２４を駆動するスタータモータ２８の始動から所定時間経過後（エンジン回転数ＮＥが閾値ＴＨ＿ＮＥを超えてから所定時間経過後）に開始する。これにより、クランキング回転が安定した状態で変動値を検出することが可能となるため、圧縮圧力不足気筒を精度よく判定することが可能となる。
【００９９】
クランク軸２４を駆動するスタータモータ２８を駆動するバッテリ３０の電圧Ｖｂを監視し、電圧Ｖｂが閾値ＴＨ＿Ｖｂよりも低下したとき、圧縮圧力不足気筒の判定を中止する。これにより、バッテリ３０の電圧Ｖｂ低下に起因してクランキング回転が不安定になった状態での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【０１００】
エンジン冷却水の温度Ｔｗが閾値ＴＨｗよりも低いとき、圧縮圧力不足気筒の判定を中止する。これにより、閾値ＴＨｗとして、例えば、通常の使用環境ではとり得ない値を設定しておけば、特異な使用環境での判定を避けることで、圧縮圧力不足気筒の誤判定を回避することが可能となる。
【０１０１】
Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下に示す構成を採ることができる。
【０１０２】
上記実施形態では、診断装置１４を車両１２のエンジン１６の診断に用いたが、これに限らず、エンジンを有するその他の装置（例えば、船舶等の移動体）に用いることもできる。また、上記実施形態において、診断装置１４は、車両１２の外部からエンジンＥＣＵ１８と通信するものとしたが、車両１２の内部に搭載してもよい。換言すると、エンジンＥＣＵ１８に診断装置１４の機能を持たせることも可能である。
【０１０３】
上記実施形態では、エンジン１６は、直列４気筒エンジンであったが、気筒２２ａ〜２２ｄの配置や数は、これに限らない。例えば、エンジン１６は、Ｖ型６気筒エンジンであってもよい。この場合は、６気筒の一連の工程（吸気→圧縮→爆発→排気）がクランク軸２４の２回転（７２０°）に対応する。従って、クランク角Ａｃが１２０°（＝７２０°／６）毎に各気筒の爆発工程を対応させる。
【０１０４】
上記実施形態では、失火判定と圧縮圧力不足の判定とを組み合わせて用いたが、これに限らず、失火判定又は圧縮圧力不足の判定のみを用いてもよい。
【０１０５】
上記実施形態では、クランキング運転の際、燃料供給系（燃料噴射弁４４等）及び点火系（点火プラグ４６等）の両方を停止したが、気筒２２ａ〜２２ｄにおける爆発を発生させなければよく、例えば、燃料供給系のみを停止させてもよい。
【０１０６】
上記実施形態では、エンジン冷却水の温度Ｔｗを用いて圧縮圧力不足気筒の判定を中止するか否かを判定したが、これに限らない。例えば、図示しないエンジンオイルの温度Ｔｏを代わりに又は温度Ｔｗに加えて用いることもできる。
【符号の説明】
【０１０７】
１２…車両 １４…エンジン故障診断装置
１６…エンジン １８…エンジンＥＣＵ（失火監視部）
２２、２２ａ〜２２ｄ…気筒 ２４…クランク軸
２８…スタータモータ ３０…バッテリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断方法であって、
各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの故障診断方法において、
前記クランキング回転状態において、各気筒個別の変動値の平均値である個別平均値と、全気筒の変動値の平均値である全体平均値とを比較し、
前記全体平均値よりも前記個別平均値が小さい気筒が、前記圧縮圧力不足気筒であると判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンジンの故障診断方法において、
前記クランキング回転状態における前記クランク軸の角速度の変動値の検出は、前記クランク軸を駆動するモータの始動から所定時間経過後に開始する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載のエンジンの故障診断方法において、
前記クランク軸を駆動するモータを駆動するバッテリの電圧を監視し、
前記バッテリの電圧が、所定電圧よりも低下したとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの故障診断方法において、
エンジン冷却水の温度又はエンジンオイルの温度が所定値よりも低いとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項６】
複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断装置であって、
各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に取得し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項７】
請求項６記載のエンジンの故障診断装置において、
前記クランキング回転状態において、各気筒個別の変動値の平均値である個別平均値と、全気筒の変動値の平均値である全体平均値とを比較し、
前記全体平均値よりも前記個別平均値が小さい気筒が、前記圧縮圧力不足気筒であると判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載のエンジンの故障診断装置において、
前記クランキング回転状態における前記クランク軸の角速度の変動値の取得は、前記クランク軸を駆動するモータの始動から所定時間経過後に開始する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項９】
請求項６又は７記載のエンジンの故障診断装置において、
前記クランク軸を駆動するモータを駆動するバッテリの電圧を監視し、
前記バッテリの電圧が、所定電圧よりも低下したとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項に記載のエンジンの故障診断装置において、
エンジン冷却水の温度又はエンジンオイルの温度が所定値よりも低いとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項１】
複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断方法であって、
各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの故障診断方法において、
前記クランキング回転状態において、各気筒個別の変動値の平均値である個別平均値と、全気筒の変動値の平均値である全体平均値とを比較し、
前記全体平均値よりも前記個別平均値が小さい気筒が、前記圧縮圧力不足気筒であると判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンジンの故障診断方法において、
前記クランキング回転状態における前記クランク軸の角速度の変動値の検出は、前記クランク軸を駆動するモータの始動から所定時間経過後に開始する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載のエンジンの故障診断方法において、
前記クランク軸を駆動するモータを駆動するバッテリの電圧を監視し、
前記バッテリの電圧が、所定電圧よりも低下したとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの故障診断方法において、
エンジン冷却水の温度又はエンジンオイルの温度が所定値よりも低いとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断方法。
【請求項６】
複数の気筒を有するエンジンの運転中に、爆発工程に対応するクランク軸の角速度の変動値を気筒毎に検出し、失火が発生している失火発生気筒を前記変動値に基づいて判定する失火監視部に監視されるエンジンの故障診断装置であって、
各気筒における爆発を中止させつつクランク軸を回転させるクランキング回転状態を発生させ、前記クランキング回転状態において、爆発工程に対応する前記クランク軸の角速度の変動値を気筒毎に取得し、前記変動値が所定値以下の気筒を圧縮圧力が不足している圧縮圧力不足気筒と判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項７】
請求項６記載のエンジンの故障診断装置において、
前記クランキング回転状態において、各気筒個別の変動値の平均値である個別平均値と、全気筒の変動値の平均値である全体平均値とを比較し、
前記全体平均値よりも前記個別平均値が小さい気筒が、前記圧縮圧力不足気筒であると判定する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載のエンジンの故障診断装置において、
前記クランキング回転状態における前記クランク軸の角速度の変動値の取得は、前記クランク軸を駆動するモータの始動から所定時間経過後に開始する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項９】
請求項６又は７記載のエンジンの故障診断装置において、
前記クランク軸を駆動するモータを駆動するバッテリの電圧を監視し、
前記バッテリの電圧が、所定電圧よりも低下したとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【請求項１０】
請求項６〜８のいずれか１項に記載のエンジンの故障診断装置において、
エンジン冷却水の温度又はエンジンオイルの温度が所定値よりも低いとき、前記圧縮圧力不足気筒の判定を中止する
ことを特徴とするエンジンの故障診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
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【図４】
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【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１２−２０２２４１（Ｐ２０１２−２０２２４１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５１０５（Ｐ２０１１−６５１０５）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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