JP2009244251A - トーショナルダンパの故障判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トーショナルダンパの故障の有無を的確に判定することのできるトーショナルダンパの故障判定装置を提供する。
【解決手段】トーショナルダンパ１４を介してエンジン１０のクランクシャフト１１に接続されるインプットシャフト１５を有する駆動システムにおいて、電子制御ユニット２９は、トーショナルダンパ１４の捻れ角度を監視し、その捻れ角度に基づいてトーショナルダンパ１４の故障の有無を判定する。トーショナルダンパ１４に故障が発生してそのばね特性に変化が生じれば、その捻れの発生状況にも変化が生じるため、上記態様でトーショナルダンパ１４の的確な故障判定が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トーショナルダンパを介してエンジンのクランクシャフトに接続されるインプットシャフトを有する駆動システムにおけるトーショナルダンパの故障の有無を判定するトーショナルダンパの故障判定装置に関する。

近年、エンジンと発電電動機（ＭＧ：Motor Generator ）との２種類の動力源を備えるハイブリッド車両が実用されている。こうしたハイブリッド車両の駆動システムは、クランクシャフトとＭＧの回転子とを駆動連結した構成とされることがあるが、そうした場合には、次のような問題が生じることがある。すなわち、エンジンは、間欠的な爆発を繰り返して運転されるため、クランクシャフトの回転には、エンジンの爆発周期に同期した変動が生じる。ここでＭＧの回転子がクランクシャフトに直に連結されていれば、回転子が不等速回転されるようになり、ＭＧの動作や制御に支障を来すようになる。そこで、そうしたハイブリッド車両では、エンジンのクランクシャフトとＭＧの駆動連結されたインプットシャフトとの間に、剛性の小さいトーショナルダンパを介設し、そのトーショナルダンパにて回転変動を減衰させることで、クランクシャフトの回転変動がそのままＭＧに入力されないようにしている。

従来、このようなハイブリッド車両の駆動システムの制御装置として、特許文献１に記載のものが知られている。同文献に記載の制御装置では、エンジンのトルク変動を、ＭＧのトルクで相殺して抑制するようにしている。なお、このときのＭＧのトルク制御に際しては、Ｔｅ＋Ｔｍの変動／微分成分を演算することで、エンジンとＭＧとの間に介設されるトーショナルダンパのばね要素としての作用を考慮せずに制御を行えるようにしている。

ちなみに、エンジンのみを動力源として備える非ハイブリッド車両では、トーショナルダンパとして剛性の高いものが採用されており、トーショナルダンパをほぼ剛体であると見做せるため、トーショナルダンパのばね要素としての作用は考慮せずに、エンジン等の制御が行われている。
特開２００４−３１２８５７号公報

このように、従来にあっては、考慮の必要がないため、或いは考慮せずに済ませるようにしていたため、トーショナルダンパのばね要素としての作用を考慮せずとも十分に駆動システムの制御を行うことが可能であった。しかしながら、上述のように、エンジンとＭＧとが常に結合状態とされたハイブリッド車両では、それらの間に低剛性のトーショナルダンパが介設され、そうした場合には、トーショナルダンパのばね要素としての作用は無視し得ないものとなる。例えば、一般にエンジントルクの算出は、クランクシャフトの回転速度と同シャフトの慣性モーメントの積として行われるが、低剛性のトーショナルダンパが設置されている場合には、トーショナルダンパのばね要素としての作用を考慮しなければ、正確なエンジントルクの算出はできなくなる。これは、低剛性のトーショナルダンパがクランクシャフトに連結されている場合には、エンジンの発生するトルクの少なからぬ部分がトーショナルダンパの捻れによって吸収されてしまい、クランクシャフトの回転速度、慣性モーメントだけでは、精度良くエンジントルクの算出を行えなくなるからである。

そのため、低剛性のトーショナルダンパの設置された駆動システムの制御装置では今後、トーショナルダンパのばね要素としての作用を考慮した制御の採用が進むと考えられる。また今後、上記のようなハイブリッド車両が更に普及し、それに伴って低剛性のトーショナルダンパの設置も進むと考えられる。

そうした場合、次のような懸念が生じるようになる。すなわち、トーショナルダンパが故障してそのばね特性に変化が生じれば、そのばね要素としての作用を考慮した制御のすべてが適切に行えなくなってしまうようになる。したがって、トーショナルダンパの故障発生を検知することが重要となる。しかしながら、従来にあっては、その必要性が無いことから、トーショナルダンパの故障の検知については、ほとんど考慮されていないのが現状である。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、トーショナルダンパの故障の有無を的確に判定することのできるトーショナルダンパの故障判定装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、トーショナルダンパを介してエンジンのクランクシャフトに接続されるインプットシャフトを有する駆動システムにおける前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する装置であって、前記トーショナルダンパの捻れ角度を監視し、その捻れ角度に基づいて前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する故障判定手段を備えることをその要旨としている。

トーショナルダンパに故障が発生してそのばね特性に変化が生じれば、その捻れの発生状況にも変化が生じるようになる。そのため、トーショナルダンパの捻れ角度を監視して、その捻れ角度に基づいてトーショナルダンパの故障の有無を判定することが可能である。すなわち、トーショナルダンパの現状のばね係数は、同ダンパに加わる捻りトルクとそのときの同ダンパの捻れ角度とから求められる。よってトーショナルダンパの捻れ角度に基づいて同ダンパのばね係数の変化の有無を、ひいてはその故障の有無を的確に判定することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、前記故障判定手段は、現状の運転状況における前記捻れ角度の想定値と現状値との対比により前記判定を行うことをその要旨としている。

トーショナルダンパが故障してそのばね特性が変化すれば、特定の運転状況におけるトーショナルダンパの捻れ角度がその運転状況において本来想定される角度からずれてしまうようになる。そのため、上記構成のように、現状の運転状況におけるトーショナルダンパの捻れ角度の想定値とその現状値との対比により、故障の有無の判定を行うことができるようになる。具体的な判定態様としては、例えば上記想定値と現状値との偏差が規定の判定値を越えたときにトーショナルダンパの故障有りと判定するといったものが考えられる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、前記故障判定手段は、前記捻れ角度の推移から前記トーショナルダンパの現状の共振周波数を求め、その求められた現状の共振周波数と同共振周波数の設計値との対比に基づき前記判定を行うことをその要旨としている。

トーショナルダンパの捻れ角度の推移（変動パターン）からは、同ダンパの共振周波数を求めることができる。ここでトーショナルダンパの共振周波数は、同ダンパが故障してそのばね特性が変化すれば変化する。そのため、上記構成のように、現状のトーショナルダンパの共振周波数とその本来の値（設計値）との対比に基づいて同ダンパの故障の有無を判定することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、前記故障判定手段は、前記捻れ角度に基づき算出される前記クランクシャフトのトルクに基づき前記判定を行うことをその要旨としている。

トーショナルダンパのばね係数が既知であれば、同ダンパの捻れ角度からクランクシャフトの回転トルクを正確に求めることができる。そこで、トーショナルダンパのばね係数が本来の値（設計値）であるとして、クランクシャフトのトルク算出を行い、その結果が実際の値から乖離していれば、トーショナルダンパのばね係数が変化していることが、すなわち同ダンパが故障していることが確認できる。したがって上記構成のように、トーショナルダンパの捻れ角度の現状値に基づき算出されるクランクシャフトのトルクに基づいて、同ダンパの故障の有無を判定することが可能である。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、前記故障判定手段は、エンジンの運転停止時に前記判定を行うことをその要旨としている。

上記のように、トーショナルダンパの現状のばね係数は、同ダンパに加わる捻りトルクとそのときの同ダンパの捻れ角度とから求めることができる。ここでエンジンの運転中には、エンジンの発生するトルク（エンジントルク）がトーショナルダンパに加わるため、同ダンパに加わる捻りトルクの把握には、エンジントルクを知る必要がある。また請求項４のように、トーショナルダンパの捻れ角度よりクランクシャフトのトルクを算出して故障判定を行う場合にも、エンジンの運転中に判定を行うのであれば、そのときのエンジントルクの大きさを把握する必要がある。ここで上述したように、エンジントルクの正確な算出には、トーショナルダンパのばね要素としての作用を考慮することが、すなわちトーショナルダンパのばね係数が既知となっている必要がある。したがって、トーショナルダンパにエンジントルクが加わる状態では、同ダンパの故障判定が困難となる。その点、上記構成では、エンジンの運転停止時に故障判定を行うため、エンジントルクを考慮せずに故障判定を行うことができ、容易且つ的確な故障判定が可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、前記インプットシャフトには、発電電動機が駆動連結されてなり、前記故障判定手段は、エンジンの運転停止時における前記発電電動機から前記クランクシャフトへの入力トルクと、前記捻れ角度に基づく前記クランクシャフトのトルクの算出値との対比に基づき前記判定を行うことをその要旨としている。

上記のように、インプットシャフトに発電電動機が駆動連結された構成では、エンジンの運転停止時には、クランクシャフトに印加されるトルクを、発電電動機により任意に設定することができる。よってクランクシャフトの実際のトルクを発電電動機の動作状況から把握し、これをトーショナルダンパの捻れ角度に基づく同トルクの算出値と対比することで、的確な故障判定を行うことができる。

上記課題を解決するため、請求項７に記載の発明は、トーショナルダンパを介してエンジンのクランクシャフトに接続されるインプットシャフトを有する駆動システムにおける前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する装置であって、前記クランクシャフト及び前記インプットシャフトのいずれかの回転変動の大きさを監視し、その大きさに基づいて前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する故障判定手段を備えることをその要旨としている。

トーショナルダンパは、これに連結されるクランクシャフトやインプットシャフトの回転変動を低減する役割を果している。よってトーショナルダンパが故障してその回転変動の低減機能が損なわれれば、クランクシャフトやインプットシャフトの回転変動は自ずと増大することになる。したがって、クランクシャフト及びインプットシャフトのいずれかの回転変動の大きさを監視し、その大きさに基づくことで、トーショナルダンパの故障の有無を判定することができるようになる。

上記課題を解決するため、請求項８に記載の発明は、トーショナルダンパを介してエンジンのクランクシャフトに接続されるとともに、発電電動機に駆動連結されたインプットシャフトを有する駆動システムにおける前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する装置であって、前記発電電動機の回転速度から前記インプットシャフトの回転速度を算出するとともに、前記クランクシャフトの回転速度の検出値と前記インプットシャフトの回転速度の算出値との対比に基づき前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する故障判定手段を備えることをその要旨としている。

インプットシャフトに発電電動機が駆動連結された構成では、発電電動機の回転速度からインプットシャフトの回転速度を求めることができる。ここで、トーショナルダンパに故障が無ければ、インプットシャフトの回転速度は、同ダンパを介して連結されたクランクシャフトの回転速度とほぼ一致する。そのため、発電電動機の回転速度から算出されたインプットシャフトの回転速度と、クランクシャフトの回転速度との対比により、トーショナルダンパの故障の有無を判定することが可能となる。

請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、当該故障判定装置は、前記捻れ角度の情報に基づく制御を実施する駆動システムに設けられてなることをその要旨としている。

トーショナルダンパの捻れ角度の情報に基づく制御を実施する駆動システムでは、トーショナルダンパが故障してそのばね特性が変化してしまえば、同ダンパが正常に機能していることを前提としてその捻れ角度から把握される情報が不適切なものとなり、制御を適切に行うことができなくなってしまう。そのため、トーショナルダンパの故障の有無を確認することが重要となる。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、前記駆動システムでは、前記捻れ角度に基づくエンジントルクの算出が行われることをその要旨としている。

低剛性のトーショナルダンパを採用する駆動システムでは、同ダンパの捻れ角度に基づくことでエンジントルクを適切に算出することができるようになる。トーショナルダンパが故障してそのばね特性が変化すれば、エンジントルクの正確な算出はもはや不可能となり、エンジントルクの算出結果を用いる制御に不都合が生じることになる。そのため、トーショナルダンパの故障の有無を確認することが重要となる。

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載のトーショナルダンパの故障判定装置において、前記駆動システムは、前記故障判定手段の前記トーショナルダンパの故障有りとの判定に応じて前記捻れ角度の情報に基づく制御を停止することをその要旨としている。

上記のようにトーショナルダンパが故障すれば、その捻れ角度の情報に基づく制御はもはや適切には実施不能となってしまう。そこでそうしたときには、捻れ角度の情報に基づく制御を停止することで、不適切な制御が実施されることを回避することができるようになる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明のトーショナルダンパの故障判定装置を具体化した第１の実施の形態を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお本実施の形態に係る故障判定装置は、ハイブリッド車両の駆動システムに採用されるものとなっている。

図１は、そうしたハイブリッド車両の動力伝達系の構成を示している。同図に示すように、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１１の先端には、弾み車であるフライホイール１２が一体回転可能に連結されている。そしてフライホイール１２は、過負荷保護装置であるトルクリミッタ１３、及びトーショナルダンパ１４を介してインプットシャフト１５に接続されている。

インプットシャフト１５の中央部外周には、動力分配機構１６が配設されている。この動力分配機構１６は、太陽歯車１７を中心に、その周囲に配された複数の遊星歯車１８、遊星歯車１８の公転運動を拾う遊星キャリア１９及び遊星歯車１８の外側に配された外輪歯車２０の４つの要素からなる遊星歯車機構として構成されている。そしてこうした動力分配機構１６の太陽歯車１７には第１ＭＧ（発電電動機）２１の回転子が、その遊星キャリア１９には上記インプットシャフト１５が、その外輪歯車２０には、第２ＭＧ２２の回転子及び出力歯車２３が、それぞれ一体回転可能に連結されている。

こうした動力分配機構１６の外輪歯車２０に連結された出力歯車２３は、タイミングベルトやチェーンを介して減速機構２４の入力歯車２５に駆動連結されている。減速機構２４は、その入力歯車２５より入力された回転を減速した上で出力歯車２６より出力する。こうした減速機構２４の出力歯車２６は、両輪の差動を許容するためのディファレンシャル２７を介して左右の車軸２８に接続されている。

なお、こうしたハイブリッド車両の駆動システムに設けられるトーショナルダンパ１４は、シャフトの捻り共振による振動・騒音の低減や疲労破壊の防止の他に、エンジン１０での間欠的な爆発によるクランクシャフト１１の回転変動が第１ＭＧ２１や第２ＭＧ２２に伝達されるのを抑制する役割も担っている。そのため、このハイブリッド車両ではトーショナルダンパ１４として、一般的な非ハイブリッド車両に採用のものに比してばね剛性の低いものが採用されている。

一方、こうしたハイブリッド車両には、エンジン１０の制御を司る電子制御ユニット２９が設置されている。この電子制御ユニット２９は、エンジン制御に係る各種演算処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、外部との信号の入出力に使用される入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えて構成されている。こうした電子制御ユニット２９の入力ポートには、クランクシャフト１１の回転角度を検出するクランク角センサ３０、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転角度をそれぞれ検出する第１レゾルバ３１及び第２レゾルバ３２を始め、エンジン及び車両の運転状況を検出する各種センサの検出信号が入力されている。そして電子制御ユニット２９は、それらセンサの検出結果に基づき、エンジン１０の吸入空気量や燃料噴射量、点火時期等を制御する。

さて本実施の形態では、電子制御ユニット２９は、車両運転中に、エンジントルクを逐次算出し、エンジン１０を始めとする駆動システムの制御にその結果を反映させている。このときのエンジントルクＴ_qの算出は、トーショナルダンパ１４のばね要素としての作用を考慮して行われており、その算出には、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを用いるようにしている。

ここで、トーショナルダンパ１４が故障してそのばね特性が変化してしまえば、その捻れ角度Δθを用いたエンジントルクＴ_qの算出結果が不適切のものとなってしまい、その算出結果を反映する制御に狂いが生じてしまう。そこで電子制御ユニット２９は、車両運転中にトーショナルダンパ１４の故障の有無を判定し、故障の発生が確認されたときには、車両情報表示パネルのＭＩＬランプやＨＶ ｃａｕｔｉｏｎを点灯するなどして、運転者に故障の発生を通知する、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを用いた制御を停止する、等の故障時処理を実施する。

なお本実施の形態では、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを用いた制御として、電子制御ユニット２９は、例えば次のような制御を実施している。すなわち、電子制御ユニット２９は、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθに基づいて、エンジントルクＴ_qを算出するようにしている。そして電子制御ユニット２９はその算出されたエンジントルクＴ_qの大きさやその変動度合からエンジン１０の燃焼状態の良否を判定し、その判定結果に基づいて燃焼状態が良好に維持されるように、エンジン１０の燃料噴射量、点火時期、吸入空気量等をフィードバック制御するようにしている。

以下、こうした本実施の形態でのトーショナルダンパ１４の故障判定の詳細について説明する。本実施の形態では、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを監視し、その捻れ角度Δθの大きさに基づいて故障の有無の判定を行うようにしている。

なおトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθは、クランクシャフト１１の回転角度θ_eとインプットシャフト１５の回転角度θ_iとの差として求めることができる。ここでクランクシャフト１１の回転角度θ_eは、クランク角センサ３０の検出結果から確認することができる。またインプットシャフト１５の回転角度θ_iは、第１レゾルバ３１による第１ＭＧ２１の回転角度θ_gと、第２レゾルバ３２による第２ＭＧ２２の回転角度θ_mとから、下式（１）を用いて算出することができる。

一方、故障によりそのばね特性が変化していなければ、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθは、トーショナルダンパ１４に印加される捻りトルクによって一義的に定まる。ここでエンジン１０が運転停止中であれば、トーショナルダンパ１４に印加される捻りトルクの大きさは、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクより一義に定まるようになる。そこでここでは、故障未発生時のトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθと第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクとの関係を予め求めておき、その関係をマップとして電子制御ユニット２９のＲＯＭに記憶しておくようにしている。そしてエンジン１０の運転停止時の第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクから、そのマップを用いてそのときのトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの想定値を求め、その想定値とそのときの捻れ角度Δθの実値との乖離量が規定の判定値を越えていれば、トーショナルダンパ１４に故障有りと判定するようにしている。なお、ここでのエンジン１０の運転停止時とは、次の状態Ａ．〜Ｃ．のいずれかを示している。
Ａ．エンジン１０の始動／停止時、又は燃料噴射のカット時。
Ｂ．エンジン１０の強制失火時。
Ｃ．エンジン１０の停止時にあって第１ＭＧ２１にトルクを掛けるとき。

図２は、こうした本実施の形態に採用されるトーショナルダンパ１４の故障判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、上記状態Ａ．〜Ｃ．のいずれかに該当するときに、電子制御ユニット２９により実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２９はまずステップＳ１０において、クランク角センサ３０、第１レゾルバ３１及び第２レゾルバ３２による、クランクシャフト１１の回転角度θ_e、第１ＭＧ２１の回転角度θ_g及び第２ＭＧ２２の回転角度θ_mの検出結果を読み込む。そして続くステップＳ２０において電子制御ユニット２９は、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転角度θ_g、θ_mの検出値から上式（１）を用いてインプットシャフト１５の回転角度θ_iを算出するとともに、その算出値と先に読み込んだクランクシャフト１１の回転角度θ_eとの差として、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを算出する。

また電子制御ユニット２９は、ステップＳ３０において、上述したマップを用いてそのときの第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクからトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの想定値も求める。ここでの捻れ角度Δθの想定値とは、トーショナルダンパ１４が未故障の状態において、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクから想定されるトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの大きさを示すものである。

そして電子制御ユニット２９は、ここで求めた捻れ角度Δθの想定値に対する、ステップＳ２０で求めた現状の同捻れ角度Δθの値との偏差が規定の判定値を越えているか否かを、ステップＳ４０にて確認する。そして電子制御ユニット２９は、上記偏差が判定値を越えていれば（Ｓ４０：ＹＥＳ）、トーショナルダンパ１４に故障有りと判定して、ステップＳ５０において、トーショナルダンパ１４に故障が発生していることを示すフラグであるダンパ故障フラグをセットした後、今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、上記偏差が判定値以下に収まっていれば（Ｓ４０：ＮＯ）、電子制御ユニット２９はトーショナルダンパ１４の故障無しと判定して、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。なお電子制御ユニット２９は、上記ダンパ故障フラグがセットされることをもって、別ルーチンの処理として、運転者への故障の通知やトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを用いた制御の停止などの故障時処理を実施する。

なお、こうした本実施の形態では、電子制御ユニット２９が上記故障判定手段に相当する構成となっている。
以上説明した本実施の形態のトーショナルダンパの故障判定装置によれば、次の効果を奏することができる。

（１）本実施の形態では、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを監視し、その捻れ角度Δθに基づいてトーショナルダンパ１４の故障の有無を判定するようにしている。より具体的には、現状の運転状況における捻れ角度Δθの想定値と現状値との対比により故障判定を行うようにしている。トーショナルダンパ１４に故障が発生してそのばね特性に変化が生じれば、その捻れの発生状況にも変化が生じるようになる。そして特定の運転状況におけるトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθがその運転状況において本来想定される角度から乖離してしまうようになる。そこで上記想定値と現状値との偏差が規定の判定値を越えたときにトーショナルダンパ１４の故障有りと判定することで、トーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp の変化の有無を、ひいてはその故障の有無を的確に判定することができるようになる。

（２）本実施の形態では、上記態様でのトーショナルダンパ１４の故障判定を、エンジン１０の運転停止時に行うようにしている。上記のようにトーショナルダンパ１４の現状のばね係数Ｋ_damp は、トーショナルダンパ１４に加わる捻りトルクとそのときのトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθとから求めることができる。ここでエンジン１０の運転中には、エンジン１０の発生トルク（エンジントルクＴ_q）がトーショナルダンパ１４に加わるため、捻りトルクの把握には、エンジントルクＴ_qを知る必要がある。ここで上述したように、エンジントルクＴ_qの正確な算出には、トーショナルダンパ１４のばね要素としての作用を考慮することが、すなわちトーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp が既知となっている必要がある。したがって、トーショナルダンパ１４にエンジントルクＴ_qが加わる状態では、トーショナルダンパ１４の故障判定が困難となってしまう。その点、本実施の形態では、エンジン１０の運転停止時に故障判定を行うため、エンジントルクＴ_qを考慮せずに故障判定を行うことができ、容易且つ的確な故障判定が可能となる。

（３）本実施の形態に係るトーショナルダンパの故障判定装置は、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの情報に基づく制御を実施する駆動システムに設けられている。具体的には、本実施の形態の適用される駆動システムでは、捻れ角度Δθに基づくエンジントルクＴ_qの算出を行い、その結果をエンジン１０等の制御に反映するようにしている。こうした駆動システムでは、トーショナルダンパ１４が故障してそのばね特性が変化してしまえば、トーショナルダンパ１４が正常に機能していることを前提としてその捻れ角度Δθより算出されるエンジントルクＴ_qは不正確なものとなってしまう。そしてそのエンジントルクＴ_qの算出結果を用いた制御を適切に行うことができなくなってしまうようになる。その点、本実施の形態では、トーショナルダンパ１４の故障の有無が的確に確認されるため、その故障に伴う不具合に対し、適切な対処を行うことが可能となる。

（４）本実施の形態では、トーショナルダンパ１４の故障有りとの判定に応じて捻れ角度Δθの情報に基づく制御を停止するようにしている。具体的には、捻れ角度Δθに基づき算出されたエンジントルクＴ_qを用いたエンジン１０の燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等のフィードバック制御を停止するようにしている。上記のようにトーショナルダンパ１４が故障すれば、その捻れ角度Δθの情報に基づく制御はもはや適切には実施不能となってしまう。そのため、本実施の形態では、トーショナルダンパ１４の故障が確認されたときには、捻れ角度Δθの情報に基づく制御を停止することで、不適切な制御が実施されることを回避するようにしている。

（第２の実施の形態）
続いて、本発明のトーショナルダンパの故障判定装置を具体化した第２の実施の形態を、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。なお本実施の形態及び下記の各実施の形態において、上述の実施の形態と同様或いはそれに準じた構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

トーショナルダンパ１４が故障してそのばね特性が変化すると、同トーショナルダンパ１４の共振周波数が変化する。トーショナルダンパ１４の現状の共振周波数は、同トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの変動の振幅や位相から確認することができる。よって、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの推移を監視し、その変動の振幅や変動パターンから現状の共振周波数を求め、その値が同共振周波数の設計値から変化したことをもってトーショナルダンパ１４の故障発生を確認することができる。

そこで本実施の形態では、電子制御ユニット２９は、車両運転中にトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの推移を監視し、その変動の振幅や位相から同トーショナルダンパ１４の現状の共振周波数を求めるようにしている。そして電子制御ユニット２９は、その求めた現状の共振周波数と同共振周波数の設計値とを比較し、それらの偏差が規定の判定値を越えることをもって、トーショナルダンパ１４の故障有りとの判定を行うようにしている。なお、こうした本実施の形態のトーショナルダンパの故障判定装置によれば、上記（１）、（３）及び（４）に記載のものと同様或いはそれに準じた効果を得ることができる。ちなみに、こうした共振周波数に基づき故障診断についても、間欠的な爆発によるエンジントルクの変動がトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθに影響しないエンジン１０の運転停止時に実施した方がより的確に行うことが可能である。

（第３の実施の形態）
続いて、本発明のトーショナルダンパの故障判定装置を具体化した第３の実施の形態を、図３を併せ参照して、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
エンジン１０の運転停止時に、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２からクランクシャフト１１に入力されるトルク（入力トルクＴ_c）は、下式（２）を用いて推定することができる。すなわち、入力トルクＴ_cは、クランクシャフト１１の角速度（ｄω_e／ｄｔ）、その慣性モーメントＩ_e及びその摩擦トルクＴ_fと、トーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp 及びその捻れ角度Δθから求めることができる。ここでクランクシャフト１１の慣性モーメントＩ_e、及びトーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp は、設計値であり、予め定数として求めておくことができる。またトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθは、クランク角センサ３０により検出されるクランクシャフト１１の回転角度θ_eと、上式（１）を用いて第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転角度θ_g、θ_mから算出されるインプットシャフト１５の回転角度θ_iとの差として求めることができる。更にクランクシャフト１１の角速度（ｄω_e／ｄｔ）は、クランク角センサ３０の検出結果から確認でき、その摩擦トルクＴ_fは、エンジン１０の回転速度、負荷及び冷却水温等から求めることができる。なお、下式（２）は、トーショナルダンパ１４が故障しておらず、そのばね係数Ｋ_damp がその設計値から変化していないことを前提に成立するものとなっている。

一方、このときのクランクシャフト１１の入力トルクＴ_cは、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクからも求めることができる。ここで、上式（２）より求められた入力トルクＴ_cの推定値と、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクから求められた同入力トルクＴ_cの実値とが一致しなければ、トーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp がその設計値から変化していることに、すなわちトーショナルダンパ１４が故障していることになる。

そこで本実施の形態では、エンジン１０の運転停止時に電子制御ユニット２９は、上式（２）によるクランクシャフト１１の入力トルクＴ_cの推定値の算出と、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の発生トルクによる同入力トルクＴ_cの実値の算出とを行うようにしている。そして電子制御ユニット２９は、算出したそれら推定値と実値との偏差が規定の判定値を越えることをもって、トーショナルダンパ１４の故障有りと判定するようにしている。なお本実施の形態では、下記の状態Ｄ．又は状態Ｅ．のいずれかをエンジン１０の運転停止時として、トーショナルダンパ１４の故障判定を実施するようにしている。

Ｄ．エンジン１０の始動／停止時。
Ｅ．エンジン１０の強制失火時。
図３は、こうした本実施の形態に採用されるトーショナルダンパ１４の故障判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、上記状態Ｄ．又はＥ．のいずれかに該当するときに、電子制御ユニット２９により実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２９はまずステップＳ１００において、クランク角センサ３０、第１レゾルバ３１及び第２レゾルバ３２による、クランクシャフト１１の回転角度θ_e、第１ＭＧ２１の回転角度θ_g及び第２ＭＧ２２の回転角度θ_mの検出結果を読み込む。そして続くステップＳ１１０において電子制御ユニット２９は、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転角度θ_g、θ_mの検出値から上式（１）を用いてインプットシャフト１５の回転角度θ_iを算出するとともに、その算出値と先に読み込んだクランクシャフト１１の回転角度θ_eとの差として、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθを算出する。また電子制御ユニット２９は、ステップＳ１２０において、その算出したトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθから、上式（２）を用いてクランクシャフト１１の入力トルクＴ_cの推定値を算出する。

そして電子制御ユニット２９は、ステップＳ１３０において、クランクシャフト１１の入力トルクＴ_cの推定値と実値とを比較し、それらの偏差が規定の判定値を越えているか否かを確認する。そして電子制御ユニット２９は、上記偏差が判定値を越えていれば（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、トーショナルダンパ１４に故障有りと判定して、ステップＳ１４０において、トーショナルダンパ１４に故障が発生していることを示すフラグであるダンパ故障フラグをセットした後、今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、上記偏差が判定値以下に収まっていれば（Ｓ１３０：ＮＯ）、電子制御ユニット２９はトーショナルダンパ１４の故障無しと判定して、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。

以上説明した本実施の形態によれば、以下の（５）に記載の効果に加え、上記（２）〜（４）と同様或いはそれに準じた効果を得ることができる。
（５）本実施の形態では、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθの現状値に基づき算出されたクランクシャフト１１のトルクに基づき、トーショナルダンパ１４の故障の有無の判定を行うようにしている。より具体的には、エンジン１０の運転停止時における第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２からクランクシャフト１１への入力トルクＴ_cの実値と、捻れ角度Δθに基づき算出された同入力トルクＴ_cの推定値との対比に基づき故障判定を行うようにしている。トーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp が既知であれば、同トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθからクランクシャフト１１のトルクを正確に求めることができる。一方、エンジン１０の運転停止時には、クランクシャフト１１に入力されるトルクは、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２からのもののみとなり、クランクシャフト１１の入力トルクＴ_cは、これらの動作状況（発生トルク）から確認することができる。そのため、トーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp が本来の値（設計値）であるとして算出されたクランクシャフト１１の入力トルクＴ_cの推定値が、その実際の値と乖離していれば、トーショナルダンパ１４のばね係数Ｋ_damp が変化していると、すなわちトーショナルダンパ１４が故障していると判定することができる。したがって本実施の形態によれば、トーショナルダンパ１４の故障の有無を的確に判定することができるようになる。

（第４の実施の形態）
続いて、本発明のトーショナルダンパの故障判定装置を具体化した第４の実施の形態を、図４を併せ参照して、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
トーショナルダンパ１４は、これに連結されるクランクシャフト１１やインプットシャフト１５の回転変動を低減する役割を果している。よってトーショナルダンパ１４が故障してその回転変動の低減機能が損なわれれば、クランクシャフト１１やインプットシャフト１５の回転変動は自ずと増大することになる。したがって、クランクシャフト１１やインプットシャフト１５の回転変動の大きさを監視し、その大きさに基づくことで、トーショナルダンパ１４の故障の有無を判定することができる。

図４は、こうした本実施の形態に採用されるトーショナルダンパ１４の故障判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、電子制御ユニット２９によって車両運転中に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、電子制御ユニット２９はまずステップＳ２００において、クランクシャフト１１又はインプットシャフト１５の回転速度を取得する。そして電子制御ユニット２９は、ステップＳ２１０において取得した回転速度からクランクシャフト１１又はインプットシャフト１５の回転変動の大きさ（振幅）の現状値を算出する。

また電子制御ユニット２９は、ステップＳ２２０においてそのＲＯＭに記憶されたマップを用いて現状の車両運転状況における上記回転変動の大きさの想定値を求める。このマップには、トーショナルダンパ１４に故障が無い状態での車両の各運転状況における上記回転変動の大きさの想定値が記憶されている。そして電子制御ユニット２９は、ステップＳ２３０において、ここで求めた上記回転変動の大きさの想定値と、先に算出した現状値とを比較し、それらの偏差が規定の判定値を越えているか否かを確認する。ここで電子制御ユニット２９は、上記偏差が判定値を越えていれば（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、トーショナルダンパ１４に故障有りと判定して、ステップＳ２４０において、トーショナルダンパ１４に故障が発生していることを示すフラグであるダンパ故障フラグをセットした後、今回の本ルーチンの処理を終了する。一方、上記偏差が判定値以下に収まっていれば（Ｓ２３０：ＮＯ）、電子制御ユニット２９はトーショナルダンパ１４の故障無しと判定して、そのまま今回の本ルーチンの処理を終了する。

以上説明した本実施の形態によれば、以下の（６）に記載の効果に加え、上記（３）、（４）と同様或いはそれに準じた効果を得ることができる。
（６）本実施の形態では、クランクシャフト１１及びインプットシャフト１５のいずれかの回転変動の大きさを監視し、その大きさに基づいてトーショナルダンパ１４の故障の有無を判定するようにしている。クランクシャフト１１やインプットシャフト１５の回転変動を低減する役割を果すトーショナルダンパ１４が故障してその回転変動の低減機能が損なわれれば、クランクシャフト１１やインプットシャフト１５の回転変動は自ずと増大することになる。そのため、本実施の形態によれば、それらシャフトの回転変動の大きさに基づくことで、トーショナルダンパ１４の故障の有無を的確に判定することができるようになる。

（第５の実施の形態）
続いて、本発明のトーショナルダンパの故障判定装置を具体化した第５の実施の形態を、図５を併せ参照して、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
上述のように、図１に示したハイブリッド車両の駆動システムでは、動力分配機構１６の太陽歯車１７に第１ＭＧ２１が、その遊星キャリア１９にインプットシャフト１５が、その外輪歯車２０に第２ＭＧ２２が、それぞれ一体回転可能に連結されている。こうした遊星歯車機構からなる動力分配機構１６では、その３つの回転要素のうちの２つの回転速度が決まれば、残る１つの回転要素の回転速度が一義に定まるようになる。図５は、こうした動力分配機構１６の各回転要素の共線図を示している。

ここで、こうした動力分配機構１６の遊星キャリア１９に一体回転可能に連結されたインプットシャフト１５は、トーショナルダンパ１４を介してエンジン１０のクランクシャフト１１に接続されている。したがって、トーショナルダンパ１４が故障しておらず、クランクシャフト１１とインプットシャフト１５とが一体に回転していれば、クランクシャフト１１の回転速度、すなわちエンジン回転速度Ｎｅは、第１ＭＧ２１の回転速度Ｎｇと第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｍとから一義に定まるようになる。具体的には、トーショナルダンパ１４の未故障時におけるエンジン回転速度Ｎｅは、動力分配機構１６のプラネタリギア比を「ρ」とすると、第１ＭＧ２１の回転速度Ｎｇと第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｍとから次式（３）にて求められることになる。なお、下式（３）にて求められるエンジン回転速度Ｎｅの推定値は、厳密にはインプットシャフト１５の回転速度を示すものであり、トーショナルダンパ１４が故障していないとの前提の元に、エンジン回転速度Ｎｅを示すものであると言えるものとなっている。

このとき、こうした式（３）を用いて第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｇ、Ｎｍから求められるエンジン回転速度Ｎｅの推定値が、クランク角センサ３０により検出された実際のエンジン回転速度Ｎｅと乖離すれば、クランクシャフト１１とインプットシャフト１５とが一体に回転していないことに、すなわちトーショナルダンパ１４に故障が発生していることになる。そこで本実施の形態では、電子制御ユニット２９は、車両運転中に、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｇ、Ｎｍからエンジン回転速度Ｎｅの推定値を算出するとともに、その値を、クランク角センサ３０により検出されたエンジン回転速度Ｎｅの実値と比較するようにしている。そして電子制御ユニット２９は、それら推定値と実値との偏差が規定の判定値を越えたことをもって、トーショナルダンパ１４の故障有りと判定するようにしている。

以上説明した本実施の形態によれば、以下の（７）に記載の効果に加え、上記（３）、（４）と同様或いはそれに準じた効果を得ることができる。
（７）本実施の形態では、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｇ、Ｎｍからインプットシャフト１５の回転速度を算出するとともに、クランクシャフト１１の回転速度の検出値とインプットシャフト１５の回転速度の算出値との対比に基づきトーショナルダンパ１４の故障の有無を判定するようにしている。上記のような遊星歯車機構からなる動力分配機構１６を介してインプットシャフト１５と第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２とが駆動連結された構成では、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｇ、Ｎｍからインプットシャフト１５の回転速度を求めることができる。ここで、トーショナルダンパ１４に故障が無ければ、インプットシャフト１５の回転速度は、同トーショナルダンパ１４を介して連結されたクランクシャフト１１の回転速度（エンジン回転速度Ｎｅ）とほぼ一致する。そのため、クランクシャフト１１の回転速度の検出値（エンジン回転速度Ｎｅの実値）と、第１ＭＧ２１及び第２ＭＧ２２の回転速度Ｎｇ、Ｎｍからインプットシャフト１５の回転速度（エンジン回転速度Ｎｅの推定値）との対比により、トーショナルダンパ１４の故障の有無を的確に判定することができるようになる。

以上の各実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・第１の実施の形態では、トーショナルダンパ１４の故障判定をエンジン１０の運転停止時に行うようにしていた。もっとも、エンジン１０の運転中であれ、トーショナルダンパ１４に印加される捻りトルクの大きさを、トーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθに基づくことなく推定できるのであれば、エンジン１０の運転停止時以外にも、同様の態様でのトーショナルダンパ１４の故障判定を行うことが可能である。

・第３の実施の形態も、トーショナルダンパ１４の故障判定をエンジン１０の運転停止時に行うようにしていた。この場合にも、クランクシャフト１１の入力トルクＴ_cをトーショナルダンパ１４の捻れ角度Δθに基づくことなく推定できるのであれば、エンジン１０の運転停止時以外にも、同様の態様でのトーショナルダンパ１４の故障判定を行うことが可能である。

・上記実施の形態では、トーショナルダンパ１４の故障が確認されたときには、その旨の運転者への通知と、捻れ角度Δθを用いた制御の禁止とを故障時処理として実施するようにしていた。こうした故障時処理の内容は、必要に応じて任意適宜に変更することができる。

・上記各実施の形態に係るトーショナルダンパの故障判定装置は、上述したもの以外の構成のハイブリッド車両の駆動システムに設置のトーショナルダンパにも適用することができる。また第１〜第４の実施の形態における故障判定は、インプットシャフトに発電電動機が駆動連結されていない非ハイブリッド車両に設置されるトーショナルダンパを対象とすることも可能である。

本発明の第１の実施の形態についてその適用対象となるハイブリッド車両の駆動システムの構成を模式的に示す略図。 同実施の形態に採用されるトーショナルダンパの故障判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 本発明の第３の実施の形態に採用されるトーショナルダンパの故障判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 本発明の第４の実施の形態に採用されるトーショナルダンパの故障判定ルーチンの処理手順を示すフローチャート。 本発明の第５の実施の形態についてその適用対象となるハイブリッド車両の駆動システムに設けられた動力分配機構についてその各回転要素の回転速度の関係を示すグラフ。

符号の説明

１０…エンジン、１１…クランクシャフト、１２…フライホイール、１３…トルクリミッタ、１４…トーショナルダンパ、１５…インプットシャフト、１６…動力分配機構、１７…太陽歯車、１８…遊星歯車、１９…遊星キャリア、２０…外輪歯車、２１…第１ＭＧ（発電電動機）、２２…第２ＭＧ（発電電動機）、２３…出力歯車、２４…減速機構、２５…入力歯車、２６…出力歯車、２７…ディファレンシャル、２８…車軸、２９…電子制御ユニット（故障判定手段）、３０…クランク角センサ、３１…第１レゾルバ、３２…第２レゾルバ。

Claims (11)

1. トーショナルダンパを介してエンジンのクランクシャフトに接続されるインプットシャフトを有する駆動システムにおける前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する装置であって、
   前記トーショナルダンパの捻れ角度を監視し、その捻れ角度に基づいて前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する故障判定手段を備える
   ことを特徴とするトーショナルダンパの故障判定装置。
2. 前記故障判定手段は、現状の運転状況における前記捻れ角度の想定値と現状値との対比により前記判定を行う
   請求項１に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。
3. 前記故障判定手段は、前記捻れ角度の推移から前記トーショナルダンパの現状の共振周波数を求め、その求められた現状の共振周波数と同共振周波数の設計値との対比に基づき前記判定を行う
   請求項１に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。
4. 前記故障判定手段は、前記捻れ角度に基づき算出される前記クランクシャフトのトルクに基づき前記判定を行う
   請求項１に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。
5. 前記故障判定手段は、エンジンの運転停止時に前記判定を行う
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。
6. 前記インプットシャフトには、発電電動機が駆動連結されてなり、
   前記故障判定手段は、エンジンの運転停止時における前記発電電動機から前記クランクシャフトへの入力トルクと、前記捻れ角度に基づく前記クランクシャフトのトルクの算出値との対比に基づき前記判定を行う
   請求項４に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。
7. トーショナルダンパを介してエンジンのクランクシャフトに接続されるインプットシャフトを有する駆動システムにおける前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する装置であって、
   前記クランクシャフト及び前記インプットシャフトのいずれかの回転変動の大きさを監視し、その大きさに基づいて前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する故障判定手段を備える
   ことを特徴とするトーショナルダンパの故障判定装置。
8. トーショナルダンパを介してエンジンのクランクシャフトに接続されるとともに、発電電動機に駆動連結されたインプットシャフトを有する駆動システムにおける前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する装置であって、
   前記発電電動機の回転速度から前記インプットシャフトの回転速度を算出するとともに、前記クランクシャフトの回転速度の検出値と前記インプットシャフトの回転速度の算出値との対比に基づき前記トーショナルダンパの故障の有無を判定する故障判定手段を備える
   ことを特徴とするトーショナルダンパの故障判定装置。
9. 前記駆動システムでは、前記捻れ角度の情報に基づく制御が実施されてなる
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。
10. 前記駆動システムでは、前記捻れ角度に基づくエンジントルクの算出が行われる
    請求項９に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。
11. 前記駆動システムは、前記故障判定手段の前記トーショナルダンパの故障有りとの判定に応じて前記捻れ角度の情報に基づく制御を停止する
    請求項９又は１０に記載のトーショナルダンパの故障判定装置。

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