JP2007303309A - 内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ダンパなどのねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関の失火をより確実に精度よく判定する。
【解決手段】力学モデルを用いて計算したモータから出力した出力トルクのクランクシャフトの回転変動に与える影響の周波数特性とモータによる制振制御の際の振幅Ｐと位相θとを用いて３０度毎のクランクシャフトが３０度回転するのに要した時間としての３０度回転数Ｎ３０ベースにおける影響成分Ｎ３０ｍを計算すると共に（Ｓ１１０）、これの逆数としての影響成分Ｔ３０ｍを３０度所要時間Ｔ３０から減じて判定用所要時間Ｔ３０ｊを計算し（Ｓ１２０，Ｓ１３０）、計算した判定用所要時間Ｔ３０ｊを閾値Ｔｒｅｆと比較してエンジンの失火を判定する（Ｓ１４０）。これにより、ダンパを介して後段に動力を出力するエンジンの失火をより確実に精度よく判定することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法に関し、詳しくは、ねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関を有する内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びにねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関の失火判定方法に関する。
従来、この種の内燃機関装置としては、エンジンのクランク軸に発電可能なモータが取り付けられた車両において、エンジンのトルク変動をモータにより打ち消す制振制御の際のモータのトルク補正量に基づいてエンジンの失火を判定するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータによる制振制御が実行されていないときやモータによる制振制御が実行されていてもエンジンが高回転高トルクで運転されているときには、クランク角位置での回転変動に基づいて失火を判定し、モータによる制振制御が実行されており、且つ、エンジンが低回転で運転されていたり低トルクで運転されているときには、制振制御の際のモータのトルク補正量に基づいてエンジンの失火を判定している。
特開２００１−６５４０２号公報
上述の装置のようにモータによる制振制御を行なっているときには従来の失火判定手法では失火を判定するのは困難となるが、失火の判定が困難となる要因としては、こうした制振制御に限られない。例えば、エンジンのトルク変動を抑制する目的で用いられるダンパなどのねじれ要素を介して変速機などにエンジンが接続されているときには、エンジンの運転ポイントによってはダンパを含めた変速機全体が共振し、失火の判定が困難となる。
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法は、ダンパなどのねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関の失火をより確実に判定することを目的の一つとする。また、本発明の内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法は、ダンパなどのねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関の失火を精度よく判定することを目的の一つとする。
本発明の内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の内燃機関装置は、
ねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関を有する内燃機関装置であって、
前記内燃機関の出力軸に前記ねじれ要素を介して接続されると共に前記駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、
前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転変動を演算する回転変動演算手段と、
前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算する影響成分演算手段と、
前記演算された内燃機関の回転変動と前記演算された影響成分とに基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火していると判定する失火判定手段と、
を備えることを要旨とする。
この本発明の内燃機関装置では、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関の回転変動を演算すると共に回転調整手段による内燃機関の回転数および回転変動の調整によって内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し、演算した内燃機関の回転変動と演算した影響成分とに基づいて内燃機関のいずれかの気筒が失火しているか否かを判定する。即ち、回転調整手段による内燃機関の回転変動に与える影響成分を考慮して失火を判定するのである。これにより、ねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力する内燃機関の失火をより確実に精度よく判定することができる。
こうした本発明の内燃機関装置において、前記影響成分演算手段は、前記内燃機関と前記ねじれ要素と前記回転調整手段とを含む力学モデルに対する運動方程式を解いて得られる前記回転調整手段のトルク出力に対して前記内燃機関の回転変動に与える影響における伝達関数と前記回転調整手段のトルク出力の振幅と位相とに基づいて前記影響成分を演算する手段であるものとすることもできる。
また、本発明の内燃機関装置において、前記失火判定手段は、前記演算された内燃機関の回転変動から前記演算された影響成分を減じて得られる回転変動である影響除去済回転変動に基づいて失火を判定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記失火判定手段は、前記影響除去済回転変動の逆数が閾値以上となるときに失火していると判定する手段であるものとすることもできる。
さらに、本発明の内燃機関装置において、前記回転調整手段は、電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸に動力を入出力可能な手段であるものとすることもできる。この場合、前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続されて該３軸のうちのいずれか２軸に入出力された動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える手段であるものとすることもできる。
本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、ねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関を有する内燃機関装置であって、前記内燃機関の出力軸に前記ねじれ要素を介して接続されると共に前記駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転変動を演算する回転変動演算手段と、前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算する影響成分演算手段と、前記演算された内燃機関の回転変動と前記演算された影響成分とに基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火していると判定する失火判定手段と、を備える内燃機関装置を動力源として搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置を動力源として搭載するから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、ねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力する内燃機関の失火をより確実に精度よく判定することができる効果などと同様な効果を奏することができる。
本発明の内燃機関の失火判定方法は、
複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して接続されると共に駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、を備える内燃機関装置における前記内燃機関の失火を判定する失火判定方法であって、
前記内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて前記内燃機関の回転変動を演算すると共に前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し、前記演算した内燃機関の回転変動から前記演算した影響成分を減じて得られる回転変動に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火しているか否かを判定する、
ことを特徴とする。
この本発明の内燃機関の失火判定方法では、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関の回転変動を演算すると共に回転調整手段による内燃機関の回転数および回転変動の調整によって内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し、演算した内燃機関の回転変動と演算した影響成分とに基づいて内燃機関のいずれかの気筒が失火しているか否かを判定する。即ち、回転調整手段による内燃機関の回転変動に与える影響成分を考慮して失火を判定するのである。これにより、ねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力する内燃機関の失火をより確実に精度よく判定することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例である内燃機関装置を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にねじれ要素としてのダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。ここで、実施例の内燃機関装置としては、主としてエンジン２２とこのエンジン２２にダンパ２８を介して接続された動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とエンジン２２を制御するエンジン用電子制御ユニット２４が該当する。
エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な６気筒の内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に気筒毎に設けられた燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。
エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号ＡＦ，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，空燃比センサ１３５ａからの空燃比ＡＦ，酸素センサ１３５ｂからの酸素信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。
動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。
モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。
バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ５２では、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）も演算している。
ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグ
ニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０に搭載されたエンジン２２のいずれかの気筒が失火しているか否かを判定する際の動作について説明する。図３は、エンジンＥＣＵ２４により実行される失火判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
失火判定処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、モータＭＧ１によるダンパ２８の後段側の回転変動を抑制する制振制御におけるトルク脈動の振幅Ｐおよび位相θ，クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡ，図４に例示するＴ３０演算処理により演算されるクランク角ＣＡが３０度回転するのに要した時間である３０度所要時間Ｔ３０など失火判定に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。モータＭＧ１はモータＥＣＵ４０によってエンジン２２の回転数Ｎｅを調整するためのトルクとダンパ２８の後段側の回転変動を抑制するためにダンパ２８の後段の回転変動に対して逆位相となる回転変動を打ち消すトルクとの和としてのトルクが出力されるから、モータＭＧ１による制振制御におけるトルク脈動の振幅Ｐおよび位相θは、モータＥＣＵ４０によるモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊の変動から得ることができる。３０度所要時間Ｔ３０は、エンジンＥＣＵ２４により実行される図４に例示するＴ３０演算処理、即ち、基準となるクランク角から３０度毎のクランク角ＣＡを入力し（ステップＳ２００）、クランクシャフト２６を３０度回転するのに要する時間によって除することにより３０度回転数Ｎ３０を計算し（ステップＳ２１０）、計算した３０度回転数Ｎ３０の逆数をとる（ステップＳ２２０）、ことによって得ることができる。
こうしてデータを入力すると、モータＭＧ１の出力トルクのクランクシャフト２６の回転変動に与える影響の周波数特性と入力したモータＭＧ１による制振制御におけるトルク脈動の振幅Ｐおよび位相θとを用いて回転変動の３０度回転数Ｎ３０ベースの影響成分Ｎ３０ｍを計算する（ステップＳ１１０）。実施例のハイブリッド自動車２０におけるモータＭＧ１の出力トルクのクランクシャフト２６の回転変動に与える影響の周波数特性のボード線図の一例を図５に示す。実施例では、モータＭＧ１より後段の影響を無視した図６に示す力学モデルを用いて周波数特性を演算した。図６中、「Ｉｅ」はエンジン２２のイナーシャ、「Ｋｄａｍｐ」はダンパ２８のバネ定数、「Ｃｄａｍｐ」はダンパ２８の減衰係数、「Ｉｉｎｐ」は動力分配統合機構３０の入力軸（ダンパ２８との間のシャフト）のイナーシャ、「Ｉｍｇ１」はモータＭＧ１のイナーシャ、である。これを用いて２慣性系に対して運動方程式を立てると、次式（１），（２）となる。式（１），（２）中、「ωｅ」はクランクシャフト２６の回転角速度、「ωｉｎｐ」は動力分配統合機構３０の入力軸の回転角速度、「θｅ」はクランクシャフト２６の単位長さ当たりのねじれ角、「θｉｎｐ」は動力分配統合機構３０の入力軸の単位長さ当たりのねじれ角、「Ｔｅ」はエンジントルク、「Ｔｍｇ１」はモータＭＧ１の出力トルク、「ωｅ」および「ωｉｎｐ」の上のドットはωｅ」および「ωｉｎｐ」を一回微分していることを示す。いま、モータＭＧ１のトルクに対するクランクシャフト２６への影響を考えているから、エンジントルクＴｅを値０とおくと、式（３）となる。ここで、式（３）の左辺左側のマトリックスを「Ｐ」、右辺第１項の左側のマトリックスを「Ａ」、右辺第２項の左側のマトリックスを「Ｂ」、右辺第１項の右側のマトリックスを「ｘ」、モータＭＧ１の出力トルクＴｍｇ１を「ｕ」とおくと、式（３）は式（４）として表わされる。クランクシャフト２６の回転角速度ωｅは「ｘ」を用いて表わすと式（５）の左半分となり、この式（５）の左半分の右辺の左側のマトリックスを「Ｃ」とおくと、式（５）の最右辺となる。この関係を用いて式（４）を解くと、モータＭＧ１の出力トルクＴｍｇ１がクランクシャフト２６の回転角速度（ωｅ）に及ぼす影響の伝達関数Ｇ（ｓ）として式（６）を導くことができる。実施例では、こうした計算により伝達関数Ｇ（ｓ）を求め、これから周波数特性を求めている。そして、この周波数特性とモータＭＧ１による制振制御におけるトルク脈動の振幅Ｐおよび位相θとから、モータＭＧ１の出力トルクＴｍｇ１がクランクシャフト２６の回転角速度（ωｅ）に及ぼす影響成分を３０度毎の回転変動（影響成分Ｎ３０ｍ）として求める。
Figure 2007303309
Figure 2007303309
Figure 2007303309
Figure 2007303309
続いて、求めた影響成分Ｎ３０ｍの逆数をとって３０度所要時間Ｔ３０ベースの影響成分Ｔ３０ｍを計算し（ステップＳ１２０）、入力した３０度所要時間Ｔ３０から影響成分Ｔ３０ｍを減じて判定用所要時間Ｔ３０ｊを計算する（ステップＳ１３０）。この判定用所要時間Ｔ３０ｊは、モータＭＧ１による制振制御の影響を取り除いたもの、即ち、ダンパ２８により共振しているときにはこのダンパ２８による共振の影響を取り除いたものとなる。そして、判定用所要時間Ｔ３０ｊが閾値Ｔｒｅｆより大きいか否かを判定し（ステップＳ１４０）、判定用所要時間Ｔ３０ｊが閾値Ｔｒｅｆより大きいときには、失火していると判定し、入力したクランク角ＣＡに基づいて失火している気筒を特定して（ステップＳ１５０）、失火判定処理を終了する。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、判定用所要時間Ｔ３０ｊの基準となるクランク角ＣＡで燃焼行程となる気筒が失火していないときの判定用所要時間Ｔ３０ｊより大きく、その気筒が失火しているときの判定用所要時間Ｔ３０ｊより小さな値として設定されており、実験などにより求めることができる。失火している気筒は、閾値Ｔｒｅｆを超えた判定用所要時間Ｔ３０ｊの基準となるクランク角ＣＡで燃焼行程となる気筒として特定することができる。
以上説明した実施例の実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置によれば、モータＭＧ１による制振制御の影響を取り除いた判定用所要時間Ｔ３０ｊを用いて失火判定するから、ねじれ要素としてのダンパ２８を介して後段に動力を出力するエンジン２２の失火をより確実に精度よく判定することができる。したがって、ダンパ２８による共振が生じてもエンジン２２の失火をより確実に精度よく判定することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置では、モータＭＧ１より後段の影響を無視した力学モデルを用いてモータＭＧ１の出力トルクのクランクシャフト２６の回転変動に与える影響の周波数特性を演算したが、モータＭＧ１より後段の影響をも考慮した力学モデルを用いて周波数特性を演算するものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置では、３０度毎のクランクシャフト２６が３０度回転するのに要する時間としての３０度所要時間Ｔ３０を用いてエンジン２２の失火を判定するものとしたが、５度毎のクランクシャフト２６が５度回転するのに要する時間として５度所要時間Ｔ５や１０度毎のクランクシャフト２６が１０度回転するのに要する時間として１０度所要時間Ｔ１０など種々の所要時間を用いてエンジン２２の失火を判定するものとしてもかまわない。
実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置では、力学モデルを用いて計算した３０度所要時間Ｔ３０ベースの影響成分Ｔ３０ｍを３０度所要時間Ｔ３０から減じて判定用所要時間Ｔ３０ｊを計算すると共に計算した判定用所要時間Ｔ３０ｊによりエンジン２２の失火を判定するものとしたが、力学モデルを用いずに求めた３０度所要時間Ｔ３０ベースの影響成分を３０度所要時間Ｔ３０から減じて判定用所要時間を計算すると共に計算した判定用所要時間によりエンジン２２の失火を判定するもとしてもよい。力学モデルを用いずに３０度所要時間Ｔ３０ベースの影響成分を求める手法としては、例えば、モータＭＧ１による制振制御におけるトルク脈動の振幅Ｐおよび位相θに対するクランクシャフト２６の回転変動に与える３０度所要時間Ｔ３０ベースの影響を実験などにより予め求めてマップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、振幅Ｐおよび位相θが与えられるとマップから対応する３０度所要時間Ｔ３０ベースの影響成分を導出するものなどを挙げることができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２のクランクシャフト２６にねじれ要素としてのダンパ２８を介して接続されると共にモータＭＧ１の回転軸や駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続される動力分配統合機構３０とリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して接続されるモータＭＧ２とを備える装置におけるエンジン２２の失火を判定するものとしたが、エンジンのクランクシャフトがねじれ要素としてのダンパを介してエンジンの回転数を調整可能なモータなどに接続されているものであればよいから、図７の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図７における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するもののエンジン２２の失火を判定するものとしてもよいし、図８の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるもののエンジン２２の失火を判定するものとしてもよい。
また、こうしたハイブリッド自動車に搭載された内燃機関装置に限定されるものではなく、自動車以外の移動体などに搭載された内燃機関や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた内燃機関を有する内燃機関装置としても構わない。また、内燃機関の失火判定方法の形態としてもよい。
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、内燃機関を有する内燃機関装置やこれを搭載する自動車の製造産業などに利用可能である。
本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 エンジンＥＣＵ２４により実行される失火判定処理の一例を示すフローチャートである。 ３０度所要時間Ｔ３０の演算処理の一例を示すフローチャートである。 モータＭＧ１の出力トルクのクランクシャフト２６の回転変動に与える影響の周波数特性のボード線図の一例を示す説明図である。 モータＭＧ１より後段の影響を無視した力学モデルの一例を示す説明図である。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。
符号の説明
２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２
ピストン、１３４ 浄化装置、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (8)

  1. ねじれ要素を介して駆動軸に動力を出力可能な複数気筒の内燃機関を有する内燃機関装置であって、
    前記内燃機関の出力軸に前記ねじれ要素を介して接続されると共に前記駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、
    前記内燃機関の出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
    前記検出された回転位置に基づいて前記内燃機関の回転変動を演算する回転変動演算手段と、
    前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算する影響成分演算手段と、
    前記演算された内燃機関の回転変動と前記演算された影響成分とに基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火しているか否かを判定する失火判定手段と、
    を備える内燃機関装置。
  2. 前記影響成分演算手段は、前記内燃機関と前記ねじれ要素と前記回転調整手段とを含む力学モデルに対する運動方程式を解いて得られる前記回転調整手段のトルク出力に対して前記内燃機関の回転変動に与える影響における伝達関数と前記回転調整手段のトルク出力の振幅と位相とに基づいて前記影響成分を演算する手段である請求項１記載の内燃機関装置。
  3. 前記失火判定手段は、前記演算された内燃機関の回転変動から前記演算された影響成分を減じて得られる回転変動である影響除去済回転変動に基づいて失火を判定する手段である請求項１または２記載の内燃機関装置。
  4. 前記失火判定手段は、前記影響除去済回転変動の逆数が閾値以上となるときに失火していると判定する手段である請求項３記載の内燃機関装置。
  5. 前記回転調整手段は、電力と動力の入出力を伴って前記出力軸と前記駆動軸に動力を入出力可能な手段である請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関装置。
  6. 前記回転調整手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との３軸に接続されて該３軸のうちのいずれか２軸に入出力された動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な電動機と、を備える手段である請求項５記載の内燃機関装置。
  7. 請求項１ないし６いずれか記載の内燃機関装置を動力源として搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
  8. 複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して接続されると共に駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、を備える内燃機関装置における前記内燃機関の失火を判定する失火判定方法であって、
    前記内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて前記内燃機関の回転変動を演算すると共に前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し、前記演算した内燃機関の回転変動から前記演算した影響成分を減じて得られる回転変動に基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火しているか否かを判定する、
    ことを特徴とする内燃機関の失火判定方法。
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