JP2007303310A - 内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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】３０度毎のクランクシャフトの回転数である３０度回転数Ｎ３０に共振が生じる範囲内の基準回転数Ｎｓｅｔにおけるエンジンの回転変動に与える影響成分を抽出するバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を得ると共にエンジンの回転数Ｎｅに対応するゲインＫと位相θとを用いてフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を補正して補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａとし（Ｓ３１０〜Ｓ３３０）、補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａを３０度回転数Ｎ３０から減じて得られる判定用回転数Ｎ３０ｊの逆数である判定用所要時間Ｔ３０ｊにより失火を判定する（Ｓ３４０〜Ｓ３７０）。これにより、エンジンの回転数Ｎｅによらず、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５

Description

本発明は、内燃機関装置および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うした内燃機関装置における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の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
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、
前記内燃機関の回転数のうち前記ねじれ要素の共振領域に属する基準回転数を中心とした共振による前記内燃機関の回転変動に与える影響成分である基準影響成分を導出する基準影響成分導出手段と、
前記検出された内燃機関の回転数に基づいて前記導出された基準影響成分を補正して実行用影響成分を設定する実行用影響成分設定手段と、
前記演算された内燃機関の回転変動と前記設定された実行用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し、内燃機関の回転数のうちねじれ要素の共振領域に属する基準回転数を中心とした共振による内燃機関の回転変動に与える影響成分である基準影響成分を導出すると共に内燃機関の回転数に基づいて導出した基準影響成分を補正して実行用影響成分を設定する。そして、演算した内燃機関の回転変動と設定した実行用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。これにより、内燃機関の回転数によらず、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、前記基準影響成分導出手段は、前記演算された内燃機関の回転変動に対して前記基準回転数を中心とするバンドパスフィルタを施して得られる成分を前記基準影響成分として導出する手段であるものとすることもできる。こうすれば、基準影響成分を精度よく導出することができる。この場合、前記実行用影響成分設定手段は、前記基準回転数に対する前記検出された内燃機関の回転数の回転数比に応じて前記導出された基準影響成分におけるゲインおよび位相を補正して実行用影響成分を設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、より適正な実行用影響成分を設定することができるから、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。

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設定された実行用影響成分を減じた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、前記失火判定手段は、前記検出された内燃機関の回転数が前記共振領域に属さないときには前記演算された内燃機関の回転変動に基づいて失火を判定し、前記検出された内燃機関の回転数が前記共振領域に属するときには前記演算された内燃機関の回転変動と前記設定された実行用影響成分と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。こうすれば、内燃機関の回転数が共振領域に属しないときも内燃機関の回転数が共振領域に属するときも、より確実に精度よく失火を判定することができる。

あるいは、本発明の内燃機関装置において、前記ねじれ要素を介して前記内燃機関の出力軸に接続されると共に前記駆動軸に接続され、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電力動力入出力手段を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、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の回転位置を検出する回転位置検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、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、前記内燃機関の回転数のうち前記ねじれ要素の共振領域に属する基準回転数を中心とした共振による前記内燃機関の回転変動に与える影響成分である基準影響成分を導出する基準影響成分導出手段と、前記検出された内燃機関の回転数に基づいて前記導出された基準影響成分を補正して実行用影響成分を設定する実行用影響成分設定手段と、前記演算された内燃機関の回転変動と前記設定された実行用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、内燃機関の回転数によらず、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、
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し、前記内燃機関の回転数のうち前記ねじれ要素の共振領域に属する基準回転数を中心とした共振による前記内燃機関の回転変動に与える影響成分である基準影響成分を導出すると共に前記内燃機関の回転数に基づいて前記導出した基準影響成分を補正して実行用影響成分を設定し、前記演算した内燃機関の回転変動と前記設定した実行用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、
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し、内燃機関の回転数のうちねじれ要素の共振領域に属する基準回転数を中心とした共振による内燃機関の回転変動に与える影響成分である基準影響成分を導出すると共に内燃機関の回転数に基づいて導出した基準影響成分を補正して実行用影響成分を設定する。そして、演算した内燃機関の回転変動と設定した実行用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。これにより、内燃機関の回転数によらず、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２６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の開閉タイミングを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、エンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとを入力し（ステップＳ１００）、入力した回転数ＮｅとトルクＴｅとに基づいてエンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段（動力分配統合機構３０など）の共振領域にあるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。ここで、実施例では、エンジン２２の回転数Ｎｅについては、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡに基づいて演算により求められたものを入力するものとし、トルクＴｅについては、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊とエンジン２２の回転数Ｎｅから計算されたものを入力するものとした。エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域にあるか否かについては、予め実験などにより共振領域となるエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅとを求めて共振運転範囲としてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、入力したエンジン２２の回転数ＮｅとトルクＴｅが記憶した共振運転範囲に属するか否かにより判定するものとした。なお、共振運転範囲は、エンジン２２の特性やダンパ２８より後段（動力分配統合機構３０）などの特性によって実験により求めることができる。

ステップＳ１１０でエンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域にはないと判定されると、図４に例示する通常失火検出処理によりエンジン２２のいずれかの気筒が失火しているか否かの失火検出を行ない（ステップＳ１２０）、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域にあると判定されると図５に例示する共振領域失火検出処理によりエンジン２２のいずれかの気筒が失火しているか否かの失火検出を行なって（ステップＳ１３０）、失火判定処理を終了する。

図４の通常失火検出処理では、まず、クランクポジションセンサ１４０により検出されるクランク角ＣＡを入力すると共に図６に例示するＮ３０演算処理により演算されるクランク角ＣＡが３０度ごとの回転数である３０度回転数Ｎ３０を入力し（ステップＳ２００）、入力した３０度回転数Ｎ３０の逆数をとってクランクシャフト２６が３０度回転するのに要する３０度所要時間Ｔ３０を計算する（ステップＳ２１０）。ここで、３０度回転数Ｎ３０は、Ｎ３０演算処理に示すように、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Ｓ４００）、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を計算する（ステップＳ４１０）、ことにより求めることができる。次に、３０度所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆより大きいか否かを判定し（ステップＳ２２０）、３０度所要時間Ｔ３０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Ｓ２３０）、通常失火検出処理を終了する。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、３０度所要時間Ｔ３０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３０度所要時間Ｔ３０より大きく、その気筒が失火しているときの３０度所要時間Ｔ３０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３０度所要時間Ｔ３０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。エンジン２２の運転状態が共振領域にないときに１気筒が失火しているエンジン２２の３０度所要時間Ｔ３０とクランク角ＣＡとの時間変化の一例を図７に示す。図示するように、クランク角ＣＡが７２０度に１回の割合で３０度所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆを超えている。なお、３０度所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、失火していないと判定して通常失火検出処理を終了する。

図５の共振領域失火検出処理では、まず、クランクポジションセンサ１４０により検出されるクランク角ＣＡやエンジン２２の回転数Ｎｅを入力すると共に図６に例示するＮ３０演算処理により演算されるクランク角ＣＡの３０度ごとの回転数である３０度回転数Ｎ３０を入力する処理を実行する（ステップＳ３００）。そして、エンジン２２の運転状態が共振運転範囲内となる回転数範囲に含まれる基準回転数Ｎｓｅｔに対して共振によるエンジン２２の回転変動に与える影響成分を抽出するバンドパスフィルタを入力した３０度回転数Ｎ３０に施してフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を得る（ステップＳ３１０）。実施例では、実験などにより共振が最も生じるエンジン２２の回転数を求めて基準回転数Ｎｓｅｔとし、この基準回転数で１気筒が連続的に失火したときの失火の周波数を中心とするバンドパスフィルタを用いてフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を得るものとした。例えば、エンジン２２が６気筒の場合には、失火の周波数はＮｓｅｔ／（２×６０）Ｈｚなるから、この周波数を中心とするバンドパスフィルタを３０度回転数Ｎ３０に施すことによりフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を得ることができる。

続いて、入力したエンジン２２の回転数Ｎｅに対応する調整用のゲインＫと位相θとを設定し（ステップＳ３２０）、設定したゲインＫと位相θとを用いてフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を補正し、補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａを設定する（ステップＳ３３０）。ここで、ゲインＫと位相θとの設定は、基準回転数Ｎｓｅｔに対するエンジン２２の回転数Ｎｅ（Ｎｅ／Ｎｓｅｔ）とバンドパスフィルタの基準回転数Ｎｓｅｔを中心としたゲインＫと位相θとを設定する周波数特性とに基づいて設定することができる。基準回転数Ｎｓｅｔを中心とした周波数特性のボード線図を用いてゲインＫと位相θとを設定する様子の一例を図８に示す。補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａは、得られたフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）にゲインＫを乗じると共に位相θだけ位相を変更することにより得ることができる。

こうして補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａを得ると、３０度回転数Ｎ３０から補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａを減じて判定用回転数Ｎ３０ｊを計算すると共に（ステップＳ３４０）、計算した判定用回転数Ｎ３０ｊの逆数をとって判定用所要時間Ｔ３０ｊを計算し（ステップＳ３５０）、計算した判定用所要時間Ｔ３０ｊが閾値Ｔｒｅｆ２より大きいか否かを判定し（ステップＳ３６０）、判定用所要時間Ｔ３０ｊが閾値Ｔｒｅｆ２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Ｓ３７０）、共振領域失火検出処理を終了する。ここで、閾値Ｔｒｅｆ２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。失火気筒の特定については前述した。なお、判定用所要時間Ｔ３０ｊが閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、失火していないと判定して共振領域失火検出処理を終了する。エンジン２２の運転状態が共振領域に属するときの３０度所要時間Ｔ３０と補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａと判定用所要時間Ｔ３０ｊの時間変化の一例を図９に示す。図示するように、３０度所要時間Ｔ３０では失火の判定は困難であるが、判定用所要時間Ｔ３０ｊでは失火を明確に判定することができるのが解る。

以上説明した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、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属するときには、３０度回転数Ｎ３０に共振が最も生じる基準回転数Ｎｓｅｔにおけるエンジン２２の回転変動に与える影響成分を抽出するバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を得ると共にエンジン２２の回転数Ｎｅに対応する調整用のゲインＫと位相θとを用いてフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を補正して補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａとし、この補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａを３０度回転数Ｎ３０から減じて得られる判定用回転数Ｎ３０ｊの逆数である判定用所要時間Ｔ３０ｊによりエンジン２２のいずれかの気筒の失火を判定するから、エンジン２２のいずれかの気筒の失火をより確実に精度よく判定することができる。即ち、エンジン２２の回転数Ｎｅによらず、エンジン２２のいずれかの失火をより確実に精度よく判定することができるのである。もとより、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属しないときには通常時失火検出処理により失火を判定し、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属するときには通常時失火検出処理とは異なる共振領域失火検出処理により失火を判定するから、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属しないときでも属するときでも、より確実に精度よく失火を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、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属するときには、３０度回転数Ｎ３０に共振が最も生じる基準回転数Ｎｓｅｔに対して共振によるエンジン２２の回転変動に与える影響成分を抽出するバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転数Ｆ（Ｎ３０）を得るものとしたが、バンドパスフィルタの緒言としての基準回転数Ｎｓｅｔは、共振が最も生じる回転数である必要はなく、共振を生じる回転数であれば如何なる回転数を用いてもよい。

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の回転数である３０度回転数Ｎ３０や３０度回転するのに要する時間としての３０度所要時間Ｔ３０をベースとしてエンジン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の回転数である５度回転数Ｎ５や５度回転するのに要する時間として５度所要時間Ｔ５，１０度毎のクランクシャフト２６の回転数である１０度回転数Ｎ１０や１０度回転するのに要する時間として１０度所要時間Ｔ１０など種々の回転数や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、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属しないときには３０度所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆより大きいか否かにより失火を判定する処理を通常時失火検出処理として失火を判定するものとしたが、３０度所要時間Ｔ３０に基づく失火検出に限定されず、他の失火検出処理を通常時失火検出処理として失火を判定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、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属するか否かにより通常時失火検出処理か共振領域失火検出処理かにより失火を判定するものとするが、エンジン２２の運転状態がダンパ２８を含む後段の共振領域に属するか否かに拘わらず、図５に例示する共振領域失火検出処理により失火を判定するものとしてもよい。

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の失火判定装置としたが、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後段に接続されているものであればよいから、図１０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１０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の失火判定装置としてもよいし、図１１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の失火判定装置としてもよい。

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などの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、内燃機関装置や車両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。 通常時失火検出処理の一例を示すフローチャートである。 共振領域失火検出処理の一例を示すフローチャートである。 ３０度回転数Ｎ３０の演算処理の一例を示すフローチャートである。 エンジン２２の運転状態が共振領域にないときに１気筒が失火しているエンジン２２の３０度所要時間Ｔ３０とクランク角ＣＡとの時間変化の一例を示す説明図である。 基準回転数Ｎｓｅｔを中心とした周波数特性のボード線図を用いてゲインＫと位相θとを設定する様子の一例を示す説明図である。 エンジン２２の運転状態が共振領域に属するときの３０度所要時間Ｔ３０と補正後回転数Ｆ（Ｎ３０）ａと判定用所要時間Ｔ３０ｊの時間変化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、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、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 (9)

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の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   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、
   前記内燃機関の回転数のうち前記ねじれ要素の共振領域に属する基準回転数を中心とした共振による前記内燃機関の回転変動に与える影響成分である基準影響成分を導出する基準影響成分導出手段と、
   前記検出された内燃機関の回転数に基づいて前記導出された基準影響成分を補正して実行用影響成分を設定する実行用影響成分設定手段と、
   前記演算された内燃機関の回転変動と前記設定された実行用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. 前記基準影響成分導出手段は、前記演算された内燃機関の回転変動に対して前記基準回転数を中心とするバンドパスフィルタを施して得られる成分を前記基準影響成分として導出する手段である請求項１記載の内燃機関装置。
3. 前記実行用影響成分設定手段は、前記基準回転数に対する前記検出された内燃機関の回転数の回転数比に応じて前記導出された基準影響成分におけるゲインおよび位相を補正して実行用影響成分を設定する手段である請求項２記載の内燃機関装置。
4. 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設定された実行用影響成分を減じた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１ないし３いずれか記載の内燃機関装置。
5. 前記失火判定手段は、前記検出された内燃機関の回転数が前記共振領域に属さないときには前記演算された内燃機関の回転変動に基づいて失火を判定し、前記検出された内燃機関の回転数が前記共振領域に属するときには前記演算された内燃機関の回転変動と前記設定された実行用影響成分とに基づいて失火を判定する手段である請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関装置。
6. 前記ねじれ要素を介して前記内燃機関の出力軸に接続されると共に前記駆動軸に接続され、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電力動力入出力手段を備える請求項１ないし５いずれか記載の内燃機関装置。
7. 前記電力動力入出力手段は、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６記載の内燃機関装置。
8. 請求項１ないし７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。
9. 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し、前記内燃機関の回転数のうち前記ねじれ要素の共振領域に属する基準回転数を中心とした共振による前記内燃機関の回転変動に与える影響成分である基準影響成分を導出すると共に前記内燃機関の回転数に基づいて前記導出した基準影響成分を補正して実行用影響成分を設定し、前記演算した内燃機関の回転変動と前記設定した実行用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、
   ことを特徴とする内燃機関の失火判定方法。

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