JP2008184938A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火プラグの失火によって発生する内燃機関の回転変動周波数に起因して、動力伝達装置に歯打ちが発生してしまうのを防止することができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】点火禁止処理を実行する電子制御装置２００を有し、電子制御装置２００によって実行される点火禁止処理は、点火プラグ３２〜３５の失火を検出し、点火プラグ３２〜３５の失火が発生したときのエンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数を比較し、エンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数が一致したときに、正常に動作している点火プラグの中から所定の点火プラグを無作為に選択し、この選択された点火プラグの点火を禁止する。そして、失火していた点火プラグの点火が正常に行われるようになったときに、強制的に失火されていた点火プラグの点火を再開するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、燃焼室を有する複数の気筒を有し、気筒毎に設けられた点火プラグによって燃焼室に供給された混合気に点火を行う内燃機関の制御装置に関する。

一般に、車両の内燃機関にあっては、複数の気筒内に形成された燃焼室に混合気を供給し、この混合気を気筒に設けられた点火プラグによって点火することにより、燃焼室内に設けられたピストンを加圧してピストンを上下方向に移動させ、このピストンの上下移動をクランク軸を介して回転に変換して出力するようになっている。

エンジンの出力は、遊星歯車等を備えた変速機等の動力伝達装置に伝達されるようになっており、変速機はエンジンの回転を変速することにより、左右の駆動輪に伝達するようになっている。

ところで、このような内燃機関にあっては、点火プラグの失火等によって内燃機関の変動トルクによって回転変動が大きくなってしまうと、運転性が悪化してしまうため、点火プラグの失火等が発生した場合に対策を行う必要がある。

このような失火対策を行って内燃機関の変動トルクにより、回転変動が大きくならないように抑制するものとしては、特許文献１に示すような内燃機関の制御装置が知られている。この内燃機関の制御装置は、一つの燃焼室に複数の点火プラグを配置して、混合気に複数点で点火することにより、燃焼速度を速めて、薄い混合気でも効率よく燃焼するようにしている。

具体的には、複数気筒を備え、各気筒に配置されたｐ（ｐは２以上の整数）個の点火プラグによって各気筒の燃焼室内の混合気に点火を行う内燃機関における制御装置を備えており、各気筒から１個ずつ点火プラグを選択してグループ分けすることにより、全気筒にわたるｐ個の点火プラググループに分けて、各点火プラググループ毎に点火制御を実行し、各点火プラググループに属する各点火プラグの点火異常を検出する。

そして、１つでも点火プラグに点火異常が検出された点火プラググループについて全ての点火プラグの点火を禁止する。例えば、ｐ個の点火プラググループ毎に点火制御がなされている場合に、ある点火プラググループに属する一部の点火プラグの失火が発生した場合に、この失火している点火プラグが属している気筒においては全ての点火プラグが正常に点火を行っている気筒に比較して、燃焼速度が遅くなりその気筒の爆発行程において発生するトルクが低下する。

このため、このまま全気筒の点火制御を継続すると、内燃機関にトルク変動によって回転変動を生じさせてしまうが、１つでも点火プラグに点火異常が検出された点火プラググループについては、その点火プラググループに属する全ての点火プラグによる点火を禁止することにより、全ての気筒は、失火している点火プラグが含まれていない点火プラググループのみの点火となる。このため、全気筒が同一の燃焼状態となり、出力トルクに差が無くなり、トルク変動により回転変動が生じるのを防止できる。この結果、運転性が悪化するのを防止することができる。
特開平１１−２９４３０８号公報

しかしながら、このような従来の内燃機関の制御装置にあっては、１つでも点火プラグに点火異常が検出された点火プラググループについて全点火プラグの点火を禁止するようにしているため、仮に、１つの気筒に設けられた２つの点火プラグが全て失火した場合に、内燃機関の回転変動周波数が大きく低下してしまう。

このように内燃機関の回転変動周波数が低下すると、内燃機関の回転変動周波数が変速機の共振周波数と一致して内燃機関と変速機が共振してしまうことがある。このように内燃機関と変速機の共振が発生すると、変速機の挙動によって変速機に設けられた駆動歯車同士、例えば、自動変速機であればプラネタリギヤとサンギヤまたはプラネタリギヤとリングギヤ等が強固に接触してしまい、歯打ち音が発生してしまう。

具体的には、変速機の共振周波数は、内燃機関のアイドル回転時の回転変動周波数よりも低い値、例えば、１０Ｈｚ前後の帯域に設定されており、予め内燃機関の回転変動周波数と一致しない領域に設定されている。

ところが、点火プラグの失火が発生すると、一時的に内燃機関の回転変動周波数が大きく低下してアイドル回転時の回転変動周波数よりも低い回転変動周波数となることがあり、このような運転状態では変速機の共振周波数と一致してしまうことがある。

特許文献１に示すものは、変速機の共振周波数を考慮して失火制御を行うような構成とはなっておらず、変速機に歯打ち音が発生するのを十分に抑制することができないという問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、点火プラグの失火によって発生する内燃機関の回転変動周波数に起因して、動力伝達装置に歯打ちが発生してしまうのを防止することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、（１）燃焼室を有する複数の気筒と、前記気筒毎に設けられ、前記燃焼室に供給された混合気に点火を行う点火プラグとを備え、歯車機構を有する動力伝達装置を介して駆動輪に動力を伝達する内燃機関を制御する制御装置であって、前記点火プラグの点火異常を検出する点火異常検出手段と、前記内燃機関の回転変動周波数を検出する回転変動周波数検出手段と、前記回転変動周波数検出手段によって検出された前記内燃機関の回転変動周波数と前記動力伝達装置の共振周波数とを比較する比較手段と、前記点火異常検出手段によって前記点火プラグの点火異常が検出されたとき、前記比較手段によって前記内燃機関の回転変動周波数と前記動力伝達装置の共振周波数とを比較し、この比較結果が一致したときに、前記複数の点火プラグの中から所定の点火プラグを無作為に選択し、この選択された点火プラグの点火を禁止する点火禁止処理を実行する点火禁止手段とを備えたものから構成されている。

この構成により、点火プラグの点火異常を検出したときに、内燃機関の回転変動周波数と動力伝達装置の共振周波数の一致を判定し、内燃機関の回転変動周波数と動力伝達装置の共振周波数が一致したものと判定したときに、正常な点火プラグを無作為に選択して失火させることにより、内燃機関の回転変動周波数と動力伝達装置の共振周波数とが一致しないような点火禁止処理を実行するので、動力伝達装置の挙動によって歯車機構が強固に接触するのを防止することができる。この結果、歯打ち音が発生するのを防止することができる。

また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、（１）において、（２）前記気筒毎に設けられ、前記燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、前記点火禁止手段によって前記点火禁止処理が実行されたときに、点火がなされていない点火プラグと同じ気筒に設けられたインジェクタからの燃料噴射を停止する燃料噴射制御手段とを備えるものから構成されている。

この構成により、失火している点火プラグと点火が強制的に禁止されている気筒内に燃料を噴射しないので、不要な燃料噴射が行われてしまうのを防止することができ、燃費が悪化するのを防止することができる。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、（１）または（２）において、（３）前記点火禁止手段は、前記点火異常検出手段によって点火異常が検出された点火プラグの点火が正常に行われるようになったときに、点火を禁止している点火プラグの点火を再開するものから構成されている。
このため、内燃機関の出力トルクを点火プラグの点火異常前の出力トルクに直ちに回復させることができ、運転状態を元の状態に復帰させることができる。

本発明によれば、点火プラグの失火によって発生する内燃機関の回転変動周波数に起因して、動力伝達装置に歯打ちが発生してしまうのを防止することができる内燃機関の制御装置を提供することができる。

以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図６は本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図である。

まず、構成を説明する。
図１、図２において、内燃機関（以下、エンジンという）１のシリンダブロック２には４つの気筒３、４、５、６が設けられており、各気筒３〜６の内部には燃焼室７、８、９、１０が形成されている。本実施の形態のエンジン１は４気筒式の直線噴射式ガソリンエンジンから構成されている。

また、各気筒３〜６内にはそれぞれピストン１１が上下方向に移動自在に配置されており、このピストン１１の上下往復移動はコンロッド１２を介してクランクシャフト１３の回転に変換されるようになっている。なお、クランクシャフト１３は車両の幅方向に水平に配置されている。

各気筒３〜６にはインテークマニホールド１４およびサージタンク１５を介して吸気管１６が接続されており、この吸気管１６の上流側にはエアクリーナ１７が設けられている。吸気管１６にはエアクリーナ１７を通して清浄された外気が導入されるようになっており、吸気管１６に導入された空気はサージタンク１５、インテークマニホールド１４を通して各気筒３〜６に供給される。

インテークマニホールド１３には各気筒３〜６に対応してインジェクタ１８、１９、２０、２１がそれぞれ設けられている。このインジェクタ１８〜２１は通電制御により開閉駆動されて燃料を噴射する電磁弁から構成されており、図示しない燃料タンク内の燃料が図示しない燃料ポンプから圧送されるようになっている。

また、インジェクタ１８〜２１から噴射された燃料はインテークマニホールド１４内の吸入空気と混合されて混合気となり、各気筒３〜６毎に設けられた図示しない吸気バルブによって図示しない吸気ポートが開かれることにより、各燃焼室７〜１０内に導入される。

また、サージタンク１５の上流に位置する吸気管１６にはスロットルバルブ２２が設けられており、このスロットルバルブ２２は吸入空気の量を調節するようになっている。このスロットルバルブ２２は吸気管１６に設けられたスロットルモータ２３によって開閉駆動されるようになっており、スロットルモータ２３によってスロットル開度ＴＡが調節されることにより、吸入空気量を調整するようになっている。

このスロットルバルブ２２の近傍にはスロットルセンサ２４が設けられており、このスロットルセンサ２４はスロットルバルブ２２のスロットル開度ＴＡを検出してそのスロットル開度ＴＡに応じた信号を図３に示す制御装置としての電子制御装置２００に出力するようになっている。

また、自動車の運転室内にはアクセルペダル２５が設けられており、このアクセルペダル２５の踏込量、すなわち、アクセル開度ＡＣＣＰがアクセルセンサ２６によって検出される。

このアクセルセンサ２６は電子制御装置２００に出力されるようになっており、この電子制御装置２００はアクセル開度ＡＣＣＰ等に基づいてスロットルモータ２３を制御することによりスロットル開度ＴＡを運転状態に応じた開度に調節する。

また、各気筒３〜６にはエキゾーストマニホールド２７を介して排気管２８が接続されており、この排気管２８には触媒コンバータ２９およびマフラ３０がそれぞれ設けられ、エンジン１から排出されて排気管２８を流れる排気は触媒コンバータ２９およびマフラ３０を通過して外部に排出されるようになっている。

また、吸気管１６内にはエアクリーナ１７とスロットルバルブ２２との間にエアフローメータ３１が設けられており、このエアフローメータ３１は各気筒３〜６の燃焼室７〜１０に導入される吸入空気の量、すなわち、吸入空気量ＧＡを検出して吸入空気量ＧＡに応じた信号を電子制御装置２００に出力するようになっている。

また、シリンダブロック２の上部のシリンダヘッド２ａには各気筒３〜６に対応してそれぞれ点火プラグ３２、３３、３４、３５が設けられており、各点火プラグ３２〜３５にはイグニッションコイル３６ａ〜３６ｄの点火確認信号ＩＧｆの出力ラインが接続されている。すなわち、本実施の形態の点火プラグ３２〜３５は、ディストリビュータを用いないダイレクトイグニッションシステムとして構成されている。

また、各イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄは、点火時期に電子制御装置２００内の点火駆動回路から供給される一次側電流の遮断に基づいて発生する高電圧を点火プラグ３２〜３５に直接与えるようになっている。

また、クランクシャフト１３の回転は回転数センサ３７によって検出されるようになっており、この回転数センサ３７はクランクシャフト１３の回転数ＮＥに応じた数のパルス信号を電子制御装置２００に出力する。

また、シリンダブロック２には気筒判別センサ３８が設けられており、この気筒判別センサ３８は気筒３〜６を判別するためにクランクシャフト１３の回転に基づいて所定のクランク角度毎に基準信号となるパルス信号を電子制御装置２００に出力する。

電子制御装置２００は、回転数センサ３７および気筒判別センサ３８からの出力信号に基づいて回転数ＮＥおよびクランク角度を算出するとともに、気筒判別を行う。

電子制御装置２００は、図３に示すように、ＣＰＵ（central processing unit）２０１、ＲＯＭ（read only memory）２０２、ＲＡＭ（random access memory）２０３およびバックアップＲＡＭ２０４を備えており、これら各部２０１〜２０４と、入力回路２０５および出力回路２０６とが双方向バス２０７により接続されている。

ＲＯＭ２０２には後述する「点火禁止処理」等を含んだ制御プログラムや各種データが記憶されている。また、ＲＡＭ２０３には動力伝達装置１１０の共振周波数が記憶されているとともに、各種制御処理におけるＣＰＵ２０１の演算結果等が一時的に記憶されるようになっている。

なお、動力伝達装置１１０の共振周波数は通常、約１０Ｈｚ前後の帯域に設定されており、この共振周波数はエンジン１のアイドル回転時における共振周波数（アイドル回転数が１０００ｒｐｍの場合には、約３３Ｈｚ）以下に設定されている。

また、入力回路２０５はバッファ、波形整形回路およびＡ／Ｄ変換器等を含んだ入力インターフェースとして構成されており、スロットルセンサ２４、アクセルセンサ２６、エアフローメータ３１、回転数センサ３７、気筒判別センサ３８、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄの点火確認信号ＩＧｆの出力ライン等がそれぞれ接続されている。

これらスロットルセンサ２４、アクセルセンサ２６、エアフローメータ３１、回転数センサ３７、気筒判別センサ３８、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄからの出力信号は入力回路２０５から双方向バス２０７を介してＣＰＵ２０１に転送されるようになっている。

一方、出力回路２０６は各種駆動回路等を有しており、インジェクタ１８〜２１、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄおよびスロットルモータ２３がそれぞれ接続されている。

電子制御装置２００はスロットルセンサ２４、アクセルセンサ２６、エアフローメータ３１、回転数センサ３７、気筒判別センサ３８、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄからの出力信号に基づいて、インジェクタ１８〜２１、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄ、スロットルモータ２３を制御する。

例えば、電子制御装置２００はエアフローメータ３１により検出される吸入空気量ＧＡと回転数センサ３７により検出される回転数ＮＥに基づいてエンジン１の負荷を算出するとともに、その負荷の大きさに応じて、インジェクタ１８〜２１による燃料噴射量や燃料噴射時期、あるいはイグニッションコイル３６ａ〜３６ｄによる点火プラグ３２〜３５の点火時期を制御する。

一方、電子制御装置２００はイグニッションコイル３６ａ〜３６ｄから戻ってくる点火確認信号ＩＧｆに基づいて点火プラグ３２〜３５の点火異常、すなわち、失火の有無を判定するようになっている。

具体的には、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄから高電圧が点火プラグ３２〜３５に正常に出力されれば、イグニッションコイル３２〜３５から点火確認信号ＩＧｆが電子制御装置２００に戻ってくるため、ＣＰＵ２０１から点火信号ＩＧｔを出力回路２０６に出力した直後に、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄからの点火確認信号ＩＧｆが入力回路２０５に戻ってこなければ点火がなされなかったか、あるいは点火確認信号ＩＧｆの信号出力や出力ラインに異常が存在するものと判定する。

そして、電子制御装置２００は回転数センサ３７および気筒判別センサ３８の出力と点火確認信号ＩＧｆの出力タイミングに基づいて、どの気筒３〜６の点火プラグ３２〜３５で失火が発生したのかを判別する。本実施の形態では、電子制御装置２００が点火異常検出手段を構成している。

また、電子制御装置２００は、エンジン１の運転に回転数センサ３７からの出力情報と気筒数とに基づいてエンジン１の回転変動周波数を検出するようになっている。具体的には、エンジン１を車両に搭載した状態で失火気筒数とエンジン１の回転数とに応じた回転変動周波数を実験により計測し、失火気筒数とエンジン１の回転数とに応じた回転変動周波数をマップ形式でＲＡＭ２０３に記憶する。そして、ＣＰＵ２０１がこのマップを参照してエンジン１の運転状態に応じた回転変動周波数を検出するようになっている。本実施の形態では、電子制御装置２００が回転変動周波数検出手段を構成している。
なお、エンジン１の回転変動周波数は実験により求めてマップ化するのに代えて、エンジン１の振動を検出する振動センサ等を設け、電子制御装置２００が振動センサからの検出情報に基づいてエンジン１の回転変動周波数を検出するようにしても良い。

また、電子制御装置２００は、何れかの点火プラグ３２〜３５の失火が発生したときに、ＣＰＵ２０１がエンジン１の回転変動周波数とＲＡＭ２０３に記憶された動力伝達装置１１０の共振周波数とを比較するようになっている。

電子制御装置２００は、何れかの点火プラグ３２〜３５の失火が発生したときに、ＲＡＭ２０３に記憶された動力伝達装置１１０の共振周波数を読み出し、この共振周波数とエンジン１の回転変動周波数とを比較し、この比較結果が一致したときに、点火プラグ３２〜３５の中から正常に点火している点火プラグ３２〜３５を無作為に選択し、この選択された点火プラグ３２〜３５の点火を強制的に禁止する点火禁止処理を実行するようになっている。本実施の形態では、電子制御装置２００が比較手段および点火禁止手段を構成している。

また、電子制御装置２００は、失火していた点火プラグの点火が正常に行われるようになったときに、強制的に点火を禁止していた点火プラグ３２〜３５の点火を再開するようになっている。

なお、点火プラグ３２〜３５の失火を検出する手段として、気筒３〜６に筒内圧力センサを設け、電子制御装置２００が回転数センサ３７および気筒判別センサ３８の出力信号に基づいて、点火プラグ３２〜３５が点火されるタイミングにおける気筒３〜６内の圧力が所定の閾値以下の場合に、失火が発生したものと判断するようにしても良い。

また、電子制御装置２００は、点火禁止処理の実行中に点火されていない点火プラグ３２〜３５と同じ気筒３〜６に設けられたインジェクタ１８〜２１からの燃料噴射を停止するようになっている。本実施の形態では、電子制御装置２００が燃料噴射制御手段を構成している。

図４は、エンジン１に接続されたトランスアクスルのスケルトン図であり、このトランスアクスルが動力伝達装置を構成している。なお、図４に示す動力伝達装置１１０は、ＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ：エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車を示している。

図４において、クランクシャフト１３の後端部にはフライホイール５０が形成されており、このフライホイール５０はクランクシャフト１３と共に回転する。また、エンジン１の外壁、すなわち、シリンダブロック２には、中空のトランスアクスルケース５１が取り付けられている。トランスアクスルケース５１は、エンジン側ハウジング５２と、エクステンションハウジング５３と、エンドカバー５４とを備えており、これらエンジン側ハウジング５２およびエクステンションハウジング５３およびエンドカバー５４は、アルミニウム等の金属材料を成形加工したものから構成されている。

また、エンジン側ハウジング５２の一方の開口端５５とエンジン１とが接触した状態で、エンジン１とエンジン側ハウジング５２とが相互に固定されており、エンジン側ハウジング５２とエンドカバー５４との間に、エクステンションハウジング５３が配置されている。

また、エンジン側ハウジング５２の他方の開口端５６およびエクステンションハウジング５３の一方の開口端５７が接触した状態で、エンジン側ハウジング５２とエクステンションハウジング５３とが相互に固定されている。

また、エクステンションハウジング５３の他方の開口端５８を塞ぐようにエンドカバー５４が取り付けられており、エンドカバー５４およびエクステンションハウジング５３は相互に固定されている。

また、トランスアクスルケース５１の内部Ｇ１には、インプットシャフト５９、第１のモータ・ジェネレータ６０、動力合成機構６１、変速機構６２、第２のモータ・ジェネレータ６３が設けられている。

インプットシャフト５９はクランクシャフト１３と同心状に配置されており、インプットシャフト５９におけるクランクシャフト１３側の端部には、クラッチハブ６４がスプライン嵌合されている。

また、フライホイール５０にはフライホイール５０とインプットシャフト５９との動力伝達状態を制御するクラッチ４９が設けられており、フライホイール５０とインプットシャフト５９との間には、フライホイール５０とインプットシャフト５９との間におけるトルク変動を抑制・吸収するダンパ機構６５が設けられている。

第１のモータ・ジェネレータ６０は、インプットシャフト５９の外側に配置され、第２のモータ・ジェネレータ６３は、第１のモータ・ジェネレータ６０よりもエンジン１から遠い位置に配置されている。

すなわち、エンジン１と第２のモータ・ジェネレータ６３との間に第１のモータ・ジェネレータ６０が配置されている。第１のモータ・ジェネレータ６０および第２のモータ・ジェネレータ６３は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。

第１のモータ・ジェネレータ６０および第２のモータ・ジェネレータ６３としては、例えば、交流同期型のモータ・ジェネレータを用いることができる。また、第１のモータ・ジェネレータ６０および第２のモータ・ジェネレータ６３に電力を供給する電力供給装置としては、バッテリ、キャパシタなどの蓄電装置、あるいは公知の燃料電池などを用いることができる。

ここで、第１のモータ・ジェネレータ６０の配置位置および第１のモータ・ジェネレータ６０の構成を具体的に説明する。エンジン側ハウジング５２の内面には、エンジン１側に向けて延ばされた後にインプットシャフト５９側に向けて延ばされた隔壁６６が形成されており、この隔壁６６にはケースカバー６７が固定されている。

このケースカバー６７は、エンジン１から離れる方向に延ばされた後にインプットシャフト５９側に向けて延ばされた形状を有している。そして、隔壁６６とケースカバー６７とによって取り囲まれた空間Ｇ２に、第１のモータ・ジェネレータ６０が配置されている。

第１のモータ・ジェネレータ６０はトランスアクスルケース５１側に固定されたステータ６８および回転自在なロータ６９を備えており、ステータ６８は、隔壁６６に固定された鉄心７０および鉄心７０に巻かれたコイル７１を有している。

ステータ６８およびロータ６９は、所定肉厚の電磁鋼板を、その厚さ方向に複数枚を積層したものから構成されている。なお、複数の電磁鋼板は、インプットシャフト５９の軸線方向に積層されている。

そして、インプットシャフト５９の軸線方向における第１のモータ・ジェネレータ６０のコイル７１の両端間が、インプットシャフト５９の軸線方向における第１のモータ・ジェネレータ６０の配置領域である。

一方、インプットシャフト５９の外周には、中空シャフト７２が取り付けられており、インプットシャフト５９と中空シャフト７２とは相対回転可能になっている。また、ロータ６９は中空シャフト７２の外周側に連結されている。

また、歯車機構としての動力合成機構６１は、第１のモータ・ジェネレータ６０と第２のモータ・ジェネレータ６３との間に設けられており、この動力合成機構６１は、所謂、シングルピニオン形式の遊星歯車機構７３を有している。

すなわち、遊星歯車機構７３は、サンギヤ７４と、サンギヤ７４と同心状に配置されたリングギヤ７５と、サンギヤ７４およびリングギヤ７５に噛合するピニオンギヤ７６を保持したキャリヤ７７とを有している。

そして、サンギヤ７４と中空シャフト７２とが連結され、キャリヤ７７とインプットシャフト５９とが連結されている。なお、リングギヤ７５は、インプットシャフト５９と同心状に配置された環状部材７８の内周側に形成されており、この環状部材７８の外周側にはカウンタドライブギヤ７９が形成されている。

一方、インプットシャフト５９の外周には、中空シャフト８０が回転可能に取り付けられており、この中空シャフト８０の外周側に第２のモータ・ジェネレータ６３が配置されている。
ここで、第２のモータ・ジェネレータ６３の配置位置および第２のモータ・ジェネレータ６３の構成を具体的に説明する。

エクステンションハウジング５３の内面には、インプットシャフト５９側に向けて延ばされた隔壁８１が形成されており、エクステンションハウジング５３と隔壁８１とエンドカバー５４とにより取り囲まれた空間Ｇ３に、第２のモータ・ジェネレータ６３が配置されている。

第２のモータ・ジェネレータ６３は、トランスアクスルケース５１に固定されたステータ８２および回転自在なロータ８３を有しており、ステータ８２は、鉄心８４と、鉄心８４に巻かれたコイル８５とを有している。

ステータ８２およびロータ８３は、所定肉厚の電磁鋼板を、その厚さ方向に複数枚を積層して構成したものから構成されており、複数の電磁鋼板は、インプットシャフト５９の軸線方向に積層されている。

そして、インプットシャフト５９の軸線方向における第２のモータ・ジェネレータ６３のコイル８５の両端間が、インプットシャフト５９の軸線方向における第２のモータ・ジェネレータ６３の配置領域に相当する。なお、ロータ８３は中空シャフト８０の外周側に連結されている。このようにして、第１のモータ・ジェネレータ６０、動力合成機構６１および第２のモータ・ジェネレータ６３とが同心状に配置されている。

また、歯車機構としての変速機構６２は、インプットシャフト５９の軸線方向において、動力合成機構６１と第２のモータ・ジェネレータ６３との間に配置されており、この変速機構６２は、所謂、シングルピニオン形式の遊星歯車機構８６を有している。

すなわち、遊星歯車機構８６は、サンギヤ８７と、サンギヤ８７と同心状に配置され、かつ、環状部材７８の内周に形成されたリングギヤ８８と、サンギヤ８７およびリングギヤ８８に噛合するピニオンギヤ８９を保持したキャリヤ９０とを有している。

このキャリヤ９０はトランスアクスルケース５１側に固定されており、環状部材７８の外周側にはカウンタドライブギヤ７９の軸線方向の両側に軸受９１ａ、９１ｂのインナーレースが取り付けられている。そして、第２のモータ・ジェネレータ６３側に配置された軸受９１ｂは、中空シャフト８０の半径方向において、コイル８５の内側に空間に配置されている。

一方、トランスアクスルケース５１の内部には、インプットシャフト５９と平行なカウンタシャフト９２が設けられており、カウンタシャフト９２にはカウンタドリブンギヤ９３およびファイナルドライブピニオンギヤ９４が形成され、カウンタドライブギヤ７９とカウンタドリブンギヤ９３とが噛合されている。

また、トランスアクスルケース５１の内部にはデファレンシャル９５が設けられており、デファレンシャル９５は、デフケース９６の外周側に形成されたファイナルリングギヤ９７と、デフケース９６に対してピニオンシャフト９８を介して連結された複数のピニオンギヤ９９と、複数のピニオンギヤ９９に噛合されたサイドギヤ１００と、サイドギヤ１００に連結された２本のフロントドライブシャフト１０１とを有している。

また、各フロントドライブシャフト１０１には前輪１０２が連結されている。このように、トランスアクスルケース５１の内部に、動力合成機構６１、変速機構６２およびデファレンシャル９５を一括して組み込んだ、所謂、トランスアクスルを構成している。

また、図３に示すように、電子制御装置２００には、第１のモータ・ジェネレータ６０および第２のモータ・ジェネレータ６３の回転数を検出するレゾルバ１０３からの信号が入力されるようになっており、電子制御装置２００から第１のモータ・ジェネレータ６０および第２のモータ・ジェネレータ６３の出力を制御する信号、クラッチ４９を係合・解放するアクチュエータ１０４に対する制御信号等が出力されるようになっている。

このような構成を有するハイブリッド車においては、回転数センサ３７およびスロットルセンサ２４からの検出情報に基づいて電子制御装置２００が前輪１０２に伝達するべき要求トルクを算出し、その算出結果に基づいて、エンジン１、クラッチ４９、第１のモータ・ジェネレータ６０、第２のモータ・ジェネレータ６３を制御する。

エンジン１から出力されるトルクを前輪１０２に伝達する場合は、クラッチ４９が係合される。このとき、クランクシャフト１３の動力、すなわち、トルクがインプットシャフト５９を介してキャリヤ７７に伝達される。

キャリヤ７７に伝達されたトルクは、リングギヤ７５、環状部材７８、カウンタドライブギヤ７９、カウンタドリブンギヤ９３、カウンタシャフト９２、ファイナルドライブピニオンギ９４、デファレンシャル９５を介して前輪１０２に伝達され、駆動力が発生する。

また、エンジン１のトルクをキャリヤ７７に伝達する際に、第１のモータ・ジェネレータ６０を発電機として機能させ、発生した電力を図示しない蓄電装置に充電することもできる。さらに、第２のモータ・ジェネレータ６３を電動機として駆動させ、その動力を動力合成機構６１に伝達することができる。第２のモータ・ジェネレータ６３の動力が中空シャフト８０を介して変速機構６２のサンギヤ８７に伝達されると、キャリヤ９０が反力要素として作用するとともに、サンギヤ８７の回転速度が減速され、かつ、サンギヤ８７の回転方向とは逆方向にリングギヤ８８を回転させる方向に動力が伝達される。このようにして、エンジン１の動力および第２のモータ・ジェネレータ６３の動力が動力合成機構６１に入力されて合成され、合成された動力が前輪１０２に伝達される。

次に、図５のフローチャートおよび図６のエンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数の相関図に基づいて点火制御を説明する。なお、図５は電子制御装置２００のＲＯＭ２０２に記憶された点火禁止処理プログラムのフローチャートであり、この点火禁止処理プログラムはＣＰＵ２０１によって実行される。

本実施の形態のエンジン１は４気筒のガソリンエンジンであるため、電子制御装置２００は、点火周期毎、すなわち、１８０°ＣＡ（クランクアングル）毎に点火禁止処理を実行する。

まず、失火した点火プラグの有無を検出する（ステップＳ１）。この処理においては、ＣＰＵ２０１は、点火プラグ３２〜３５に対して点火信号ＩＧｔを出力した場合に、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄからそれぞれ点火確認信号ＩＧｆが電子制御装置２００に戻ってきたか否かにより点火系の異常を判定するものである。

すなわち、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄから高電圧が点火プラグ３２〜３５に出力されれば、イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄから点火確認信号ＩＧｆが電子制御装置２００に戻ってくる。

このため、電子制御装置２００が点火信号ＩＧｔを出力回路２０６の点火駆動回路に出力した直後に、この点火確認信号ＩＧｆが各イグニッションコイル３６ａ〜３６ｄから戻ってこなければ点火がなされなかったか、あるいは点火確認信号ＩＧｆの信号出力や出力ラインに異常が存在することが判り、ＣＰＵ２０１は何れにしても失火が発生したものと判断する。

次いで、失火した点火プラグ３２〜３５がある気筒３〜６を検出する処理を行う（ステップＳ２）。この処理において、ＣＰＵ２０１は、回転数センサ３７と気筒判別センサ３８との出力から判定する。

例えば、気筒３の点火プラグ３２の点火タイミングで点火確認信号ＩＧｆがイグニッションコイル３６ａから戻ってこなければ、気筒３に設置された点火プラグ３２が失火したものと特定し、気筒４の点火プラグ３３の点火タイミングで点火確認信号ＩＧｆがイグニッションコイル３６ｂから戻ってこなければ、気筒４に設置された点火プラグ３４が失火したものと特定する。

このように点火プラグ３２〜３５の点火タイミングとその点火タイミングにおける点火確認信号ＩＧｆの有無に基づいて失火が発生した気筒３〜６の点火プラグ３２〜３５を特定する。以下、点火プラグ３２が失火したものとして説明を行う。

点火プラグ３２の失火が検出されると、失火により発生したエンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数が一致するか否かを判別する（ステップＳ３）。この処理において、ＣＰＵ２０１は、ＲＡＭ２０３に記憶されたマップを参照し、回転数センサ３７によって検出されたエンジン１の回転数と失火気筒数に応じたエンジン１の回転変動周波数を求める。そして、ＣＰＵ２０１はＲＡＭ２０３に記憶された動力伝達装置１１０の共振周波数を読み出し、動力伝達装置１１０の共振周波数とエンジン１の回転変動周波数とを比較する。

ここで、図６に示すように、動力伝達装置１１０の共振周波数は、通常、アイドル回転時（例えば、１０００ｒｐｍ）の回転変動周波数以下に設定されており、アイドル回転時の回転変動周波数以上で点火プラグ３２〜３５が正常に点火されていれば、エンジン１の回転変動周波数は動力伝達装置１１０の共振周波数と一致することはない。

ところが、１気筒の失火が発生すると、そのときのエンジン１の回転数によっては、エンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数が一致してしまうことがある。例えば、エンジン１の回転数が１２００ｒｐｍの場合に、点火プラグ３２〜３５が正常に点火されている場合の回転変動周波数が４０Ｈｚ程度であるのに対して、１気筒失火が発生すると、そのときのエンジン１の回転変動周波数は１０Ｈｚとなり、動力伝達装置１１０の共振周波数と一致してしまう。

このようにエンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数が一致すると、エンジン１のクランクシャフト１３から動力伝達装置１１０に伝達される振動が共振により増大してしまい、動力伝達装置１１０の挙動が大きくなる。

このとき、遊星歯車機構７３を構成するサンギヤ７４、ピニオンギヤ７６およびリングギヤ７５が強固に接触したり、遊星歯車機構８６を構成するサンギヤ８７、ピニオンギヤ８９およびリングギヤ８８が強固に接触して歯打ち音が発生してしまうことがある。

また、同時に、キャリヤ９０とトランスアクスルケース５１が強固に接触して、歯打ち音が発生してしまうことがある。また、環状部材７８の外周部にパーキングポールが位置する場合には、環状部材７８の外周部とパーキングポールが強固に接触して歯打ち音が発生してしまうことがある。

ＣＰＵ２０１は、エンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数が一致したことを検出したときに、正常な点火プラグ３３〜３５の何れか１つを無作為に失火させる（ステップＳ４）。ここでは、Ｎ気筒として、気筒３に設けられた点火プラグ３３を失火させるものとする。

次いで、ＣＰＵ２０１は、インジェクタ１８、１９を制御して失火が発生した点火プラグ３２、３３を有する気筒３、４の燃焼室７、８に燃料を供給するのを停止する（ステップＳ５）。次いで、ＣＰＵ２０１は、失火発生気筒である気筒３の点火プラグ３２の点火状態が正常に戻ったか否かを判別する（ステップＳ６）。

ＣＰＵ２０１は、点火確認信号ＩＧｆが正常に戻ってこない場合には、点火プラグ３２の失火が継続しているものと判断してステップＳ３に処理を移し、点火確認信号ＩＧｆが正常に戻ってきた場合には、点火プラグ３２が正常に点火されたものと判断してステップＳ７に処理を移す。

本実施の形態では、点火プラグ３２〜３５のスパーク時にイグニッションコイル３６ａ〜３６ｄから戻ってくるはずの点火確認信号ＩＧｆの非出力状態を検出することにより、点火プラグ３２〜３５の失火を検出するようにしているので、点火確認信号ＩＧｆの出力ラインの異常や、点火確認信号ＩＧｆを出力する出力回路２０６の異常も同時に検出することができる。

ステップＳ７では、ＣＰＵ２０１は、無作為に失火させた点火プラグ３３の点火を再開する。次いで、ＣＰＵ２０１は、点火が正常に戻った点火プラグ３２、３３を含んだ全ての気筒３〜６の燃焼室７〜１０に燃料の噴射を行い（ステップＳ８）、点火禁止処理を終了する。

このように本実施の形態では、点火プラグ３２〜３５の失火を検出したときに、エンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数の一致を判定し、エンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数が一致したものと判定したときに、正常な点火プラグ３２〜３５を無作為に選択して失火させることにより、エンジン１の回転変動周波数を動力伝達装置１１０の共振周波数と不一致になるように点火禁止処理を実行するので、動力伝達装置１１０の挙動によって遊星歯車機構７３を構成するサンギヤ７４、ピニオンギヤ７６およびリングギヤ７５と、遊星歯車機構８６を構成するサンギヤ８７、ピニオンギヤ８９およびリングギヤ８８、キャリヤ９０と、トランスアクスルケース５１およびリングギヤ７５とがそれぞれ強固に接触して歯打ち音が発生するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、失火が発生したときに、失火が発生した点火プラグ３２および強制的に失火させられる点火プラグ３３が設けられた気筒３、４の燃焼室７、８に、インジェクタ１８、１９から燃料を噴射するのを停止するようにしたので、不要な燃料噴射が行われてしまうのを防止することができ、燃費が悪化するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、失火が検出された点火プラグ３２の点火が正常に行われるようになったときに、点火が禁止されていた点火プラグ３３の点火を再開するようにしたので、エンジン１の出力トルクを点火プラグ３２〜３５の失火前の出力トルクに直ちに回復させることができ、運転状態を元の状態に復帰させることができる。

なお、本実施の形態では、ハイブリッド車に設けられた動力伝達装置を例にしているが、これに限らず、遊星歯車機構を有する自動変速機や歯車機構を有する手動変速機等の動力伝達装置をエンジン１に接続するようにし、本実施の形態と同様の点火制御を行うようにしても同様の効果を得ることができる。

要は、点火プラグ３２〜３５の失火に発生したときに、エンジン１の回転変動周波数と動力伝達装置１１０の共振周波数が一致しないようにすることができれば良いので、エンジン１に接続される動力伝達装置はエンジン１との共振による歯打ち音が発生する可能性があるものであれば、どのようなものを対象にしても良い。

以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、点火プラグの失火によって発生する内燃機関の回転変動周波数に起因して、動力伝達装置に歯打ちが発生してしまうのを防止することができるという効果を有し、燃焼室を有する複数の気筒を有し、気筒毎に設けられた点火プラグによって燃焼室に供給された混合気に点火を行う内燃機関の制御装置等として有用である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関の概略構成図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関と動力伝達装置の位置関係を示す図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態の内燃機関の制御系のブロック図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、内燃機関に連結された動力伝達装置のスケルトン図である。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態の点火制御処理のフローチャートである。 本発明に係る内燃機関の制御装置の一実施の形態を示す図であり、エンジンの回転変動周波数と動力伝達装置の共振周波数の関係を示す図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
３〜６ 気筒
７〜１０ 燃焼室
１８〜２１ インジェクタ
３２〜３５ 点火プラグ
３６ａ〜３６ｄ イグニッションコイル
６１ 動力合成機構（歯車機構）
６２ 変速機構（歯車機構）
１１０ 動力伝達装置
２００ 電子制御装置（制御装置、点火異常検出手段、回転変動周波数検出手段、比較手段、点火禁止手段、燃料噴射制御手段）

Claims (3)

1. 燃焼室を有する複数の気筒と、前記気筒毎に設けられ、前記燃焼室に供給された混合気に点火を行う点火プラグとを備え、歯車機構を有する動力伝達装置を介して駆動輪に動力を伝達する内燃機関を制御する制御装置であって、
   前記点火プラグの点火異常を検出する点火異常検出手段と、
   前記内燃機関の回転変動周波数を検出する回転変動周波数検出手段と、
   前記回転変動周波数検出手段によって検出された前記内燃機関の回転変動周波数と前記動力伝達装置の共振周波数とを比較する比較手段と、
   前記点火異常検出手段によって前記点火プラグの点火異常が検出されたとき、前記比較手段によって前記内燃機関の回転変動周波数と前記動力伝達装置の共振周波数とを比較し、この比較結果が一致したときに、前記複数の点火プラグの中から所定の点火プラグを無作為に選択し、この選択された点火プラグの点火を禁止する点火禁止処理を実行する点火禁止手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記気筒毎に設けられ、前記燃焼室に燃料を噴射するインジェクタと、
   前記点火禁止手段によって前記点火禁止処理が実行されたときに、点火がなされていない点火プラグと同じ気筒に設けられたインジェクタからの燃料噴射を停止する燃料噴射制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記点火禁止手段は、前記点火異常検出手段によって点火異常が検出された点火プラグの点火が正常に行われるようになったときに、点火を禁止している点火プラグの点火を再開することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。

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