JP2022063717A - 車載制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ねじれ要素間に回転角センサを設置するのに十分な空きスペースがない場合でも、ねじれ要素間の回転数を推定し、内燃機関の失火判定を行う。【解決手段】 車載制御装置１０は、ねじれ要素５１を構成する部品又は部材のうち内燃機関に接続する部分の回転数を検出する回転角センサ３１と、ねじれ要素５２を構成する部品又は部材のうちモータージェネレータに接続する部分の回転数を検出する回転角センサ３２と、回転角センサ３１及び回転角センサ３２のそれぞれの検出結果を入力し、オブザーバ制御により、ねじれ要素５１，５２の間の動力伝達経路上の慣性質量要素５０の回転数を推定し、回転角センサ３１，３２のそれぞれの検出結果、並びに慣性質量要素５０の回転数の推定結果に基づいて、内燃機関４０の失火判定を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は内燃機関の失火判定を行う車載制御装置に関わる。

内燃機関の失火検出装置として、例えば、内燃機関の間欠的な燃焼に起因する回転変動をクランク角センサからの信号によって算出し、これが所定の閾値以上であれば、失火が起きていると判定するものが知られている。内燃機関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内燃機関が接続されている場合には、内燃機関の回転数によっては、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。このような事情に鑑み、ねじれ要素の前後に配置された二つ一組の回転角センサが検出するねじれ要素の前後それぞれの回転角からねじれ要素のねじれ角を計算し、ねじれ要素のねじれに起因する内燃機関の回転速度の増加分を減算する処理が行われている。

特許第６６２４３２４号

ところで、複数のねじれ要素を介して出力軸が変速機などに接続された内燃機関の失火判定を行うには、ねじれ要素間の回転数を検出する必要がある。

しかし、ねじれ要素間に回転角センサを設置するのに十分な空きスペースがない場合には、内燃機関の失火判定に必要なねじれ要素の間の回転数を検出することができないという不都合が生じる。

そこで、本発明は、このような問題を解決し、ねじれ要素間に回転角センサを設置するのに十分な空きスペースがない場合でも、ねじれ要素間の回転数を推定し、内燃機関の失火判定を行うことのできる車載制御装置を提案することを課題とする。

上述の課題を解決するため、本発明に関わる車載制御装置は、第１のねじれ要素及び第２のねじれ要素を介して出力軸が後段に接続された内燃機関の失火判定を行う。第１のねじれ要素は、内燃機関の出力軸からの動力が伝達される動力伝達経を通じて出力軸に接続する第１の側と、動力伝達経路に沿って第１の側の反対側である第２の側とを備える。第２のねじれ要素は、動力伝達経路を通じて第１のねじれ要素の第２の側に接続する第３の側と、動力伝達経路に沿って第３の側の反対側である第４の側とを備える。車載制御装置は、第１のねじれ要素の第１の側の回転数を検出する第１の回転角センサと、第２のねじれ要素の第４の側の回転数を検出する第２の回転角センサと、第１の回転角センサ及び第２の回転角センサのそれぞれの検出結果を入力し、オブザーバ制御により、第１のねじれ要素の第２の側と第２のねじれ要素の第３の側との間の動力伝達経路上の慣性質量要素の回転数を推定する推定手段と、第１の回転角センサ及び第２の回転角センサのそれぞれの検出結果、並びに推定手段による推定結果に基づいて、内燃機関の失火判定を行う判定手段とを備える。

本発明によれば、ねじれ要素間に回転角センサを設置するのに十分な空きスペースがない場合でも、ねじれ要素間の回転数を推定し、内燃機関の失火判定を行うことができる。

本発明の実施形態に関わるハイブリッド電気自動車の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に関わる失火判定処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施形態に関わるねじれ要素を保護する処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。
図１は本発明の実施形態に関わるハイブリッド電気自動車１００の構成の一例を示すブロック図である。ハイブリッド電気自動車１００は、内燃機関４０と、動力伝達装置（パワートレイン）６０と、車載制御装置１０とを備えている。

内燃機関４０の出力軸（クランクシャフト）４１から出力される動力は、動力伝達経路８０を通じて、後段のモータージェネレータ６１、トランスミッション６２、及びドライブシャフト６３に伝達される。内燃機関４０とモータージェネレータ６１との間の動力伝達経路８０には、ねじれ要素５１，５２が配置されている。

ねじれ要素５１は、例えば、デュアルマスホイール、乾式ダンパ、或いは中間シャフトなどである。ねじれ要素５１を構成する部品又は部材のうち、動力伝達経路８０を通じて内燃機関４０の出力軸４１に接続する部分を第１の側５１ａと呼び、動力伝達経路８０に沿って第１の側５１ａの反対側である部分を第２の側５１ｂと呼ぶ。第２の側５１ｂは、第１の側５１ａに対してねじれ得る。

ねじれ要素５２は、例えば、ダンパ、或いは中間シャフトなどである。ねじれ要素５２を構成する部品又は部材のうち、動力伝達経路８０を通じてねじれ要素５１の第２の側５１ｂに接続する部分を第３の側５２ａと呼び、動力伝達経路８０に沿って第３の側５２ａの反対側である部分を第４の側５２ｂと呼ぶ。第４の側５２ｂは、第３の側５２ａに対してねじれ得る。

ねじれ要素５１の第２の側５１ｂとねじれ要素５２の第３の側５２ａとの間の動力伝達経路８０上には、慣性質量要素５０が配置されている。慣性質量要素５０は、慣性質量を有する任意の部品又は部材である。

内燃機関４０とねじれ要素５１との間、ねじれ要素５１と慣性質量要素５０との間、慣性質量要素５０とねじれ要素５２との間、ねじれ要素５２とモータージェネレータ６１との間、モータージェネレータ６１とトランスミッション６２との間、及びトランスミッション６２とドライブシャフト６３との間には、それぞれ、クラッチ要素７０が配置されている。但し、これら複数のクラッチ要素７０の全ては必須ではないため、一部のクラッチ要素７０を省略してもよい。

車載制御装置１０は、回転角センサ３１，３２と、電子制御ユニット２０とを備えるコントロールユニットである。回転角センサ３１は、内燃機関４０の回転数を検出する。回転角センサ３２は、モータージェネレータ６１の回転数を検出する。電子制御ユニット２０は、プロセッサ、メモリ、及び入出力ポートを備えるマイクロコンピュータである。電子制御ユニット２０は、回転角センサ３１，３２のそれぞれの検出結果に基づいて、内燃機関４０の失火判定及びねじれ要素５１，５２を保護するための処理を行う。

図２は本発明の実施形態に関わる失火判定処理の流れを示すフローチャートである。

ステップ２０１において、電子制御ユニット２０は、内燃機関４０の回転数を示す情報を回転角センサ３１から取得する。内燃機関４０とねじれ要素５１との間に配置されているクラッチ要素７０が滑らずに動力を伝達している場合には、内燃機関４０の回転数とねじれ要素５１の第１の側５１ａの回転数とは等しい。

ステップ２０２において、電子制御ユニット２０は、モータージェネレータ６１の回転数を示す情報を回転角センサ３２から取得する。モータージェネレータ６１とねじれ要素５２との間に配置されているクラッチ要素７０が滑らずに動力を伝達している場合には、モータージェネレータ６１の回転数とねじれ要素５２の第４の側５２ｂの回転数とは等しい。

ステップ２０３において、電子制御ユニット２０は、回転角センサ３１，３２のそれぞれの検出結果を入力し、オブザーバ制御により、慣性質量要素５０の回転数を推定する。

オブザーバ制御では、（１）式により与えられる状態方程式と、（２）式により与えられる出力方程式とからなる数学モデルを用いて、慣性質量要素５０の回転数が推定される。

ｄＸ／ｄｔ＝ＡＸ＋ｂｕ …（１）
Ｙ＝ｃＸ …（２）
ここで、Ｘは状態変数を示し、ｕは入力変数を示し、Ｙは出力変数を示し、Ａは状態マトリクスを示し、ｂは入力行列を示し、ｃは出力行列を示す。具体的には、Ｘは慣性質量要素５０の回転数を示し、ｕは慣性質量要素５０に入力されるトルクを示す。

なお、ねじれ要素５１と慣性質量要素５０との間に配置されているクラッチ要素７０が滑らずに動力を伝達している場合には、ねじれ要素５１の第２の側５１ｂの回転数と慣性質量要素５０の回転数とは等しい。同様に、ねじれ要素５２と慣性質量要素５０との間に配置されているクラッチ要素７０が滑らずに動力を伝達している場合には、ねじれ要素５２の第３の側５２ａの回転数と慣性質量要素５０の回転数とは等しい。

ステップ２０４において、電子制御ユニット２０は、内燃機関４０の回転数が共振発生回転数領域にあるか否かを判定する。共振発生回転数領域とは、ねじれ要素５１，５１の共振に起因して内燃機関４０の回転数の変動が閾値以上になるときの内燃機関４０の回転数の範囲を意味する。

ステップ２０５において、電子制御ユニット２０は、ステップ２０１で取得した内燃機関４０の回転数を示す情報と、ステップ２０２で取得したモータージェネレータ６１の回転数を示す情報と、ステップ２０３で推定された慣性質量要素５０の回転数を示す情報とに基づいて、ねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれ角及びねじれトルクを計算する。
具体的には、電子制御ユニット２０は、ステップ２０１で取得した内燃機関４０の回転数（即ち、ねじれ要素５１の第１の側５１ａの回転数）を示す情報と、ステップ２０３で推定された慣性質量要素５０の回転数（即ち、ねじれ要素５１の第２の側５１ｂの回転数）を示す情報とに基づいて、ねじれ要素５１のねじれ角及びねじれトルクを計算する。同様に、電子制御ユニット２０は、ステップ２０２で取得したモータージェネレータ６１の回転数（即ち、ねじれ要素５２の第４の側５２ｂの回転数）を示す情報と、ステップ２０３で推定された慣性質量要素５０の回転数（即ち、ねじれ要素５２の第３の側５２ａの回転数）を示す情報とに基づいて、ねじれ要素５２のねじれ角及びねじれトルクを計算する。

ステップ２０６において、電子制御ユニット２０は、ステップ２０５で計算されたねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれトルクから、ねじれ要素５１，５１の共振に起因する内燃機関４０の回転数の増加分を減算し、内燃機関４０の回転数の変動を計算する。

ステップ２０７において、電子制御ユニット２０は、ステップ２０１で取得した内燃機関４０の回転数を示す情報から内燃機関４０の回転数の変動を計算する。

ステップ２０８において、電子制御ユニット２０は、ステップ２０６又はステップ２０７で計算された内燃機関４０の回転数の変動が失火判定用の閾値を超えるか否かを判定する。

ステップ２０７において、電子制御ユニット２０は、内燃機関４０に失火が生じたものと判定する。

以上、説明したように、ねじれ要素５１，５２間に回転角センサを設置するのに十分な空きスペースがない場合でも、オブザーバ制御により、ねじれ要素５１，５２間の慣性質量要素５０の回転数を推定し、内燃機関４０の失火判定を行うことができる。

図３は本発明の実施形態に関わるねじれ要素５１，５２を保護する処理の流れを示すフローチャートである

ステップ３０１～３０５の処理は、それぞれ、ステップ２０１～２０５の処理と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

ステップ３０６において、電子制御ユニット２０は、ステップ３０５で計算されたねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれトルクが許容閾値を超えているか否かを判定する。許容閾値は、例えば、ハイブリッド電気自動車１００の安全走行に要求されるねじれ要素５１，５２の許容トルクの上限値である。

ステップ３０７において、電子制御ユニット２０は、ねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれトルクが許容閾値以下になるように、モータージェネレータ６１の出力トルクを低下させるための制御を行う。

ステップ３０８において、電子制御ユニット２０は、ステップ３０１，３０２，３０３，３０５の処理と同様の処理を行い、ねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれ角及びねじれトルクを計算する。

ステップ３０９において、電子制御ユニット２０は、ステップ３０８で計算されたねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれトルクが許容閾値を超えているか否かを判定する。

ステップ３１０において、電子制御ユニット２０は、ハイブリッド電気自動車１００の車速、トランスミッション６２のギア段、内燃機関４０の出力トルク、及びモータージェネレータ６１の出力トルクを考慮し、ねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれトルクが許容閾値以下になるように、各クラッチ要素７０のスリップ制御又はオン／オフ制御を行う。

ステップ３１１において、電子制御ユニット２０は、ステップ３０１，３０２，３０３，３０５の処理と同様の処理を行い、ねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれ角及びねじれトルクを計算する。

ステップ３１２において、電子制御ユニット２０は、ステップ３１１で計算されたねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれトルクが許容閾値を超えているか否かを判定する。

ステップ３１３において、電子制御ユニット２０は、ねじれ要素５１，５２のそれぞれのねじれトルクが許容閾値以下になるように、内燃機関４０の出力トルクを低下させるための制御を行う。

以上、説明したように、ねじれ要素５１，５２間に回転角センサを設置するのに十分な空きスペースがない場合でも、オブザーバ制御により、ねじれ要素５１，５２間の慣性質量要素５０の回転数を推定し、ねじれ要素５１，５２を保護するための制御を行うことができる。

本発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明には、その等価物も含まれる。なお、同一符号は、同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。

１０…車載制御装置 ２０…電子制御ユニット ３１，３１…回転角センサ ４０…内燃機関 ４１…出力軸 ５０…慣性質量要素 ５１，５２…ねじれ要素 ６１…モータージェネレータ ６２…トランスミッション ６３…ドライブシャフト ７０…クラッチ要素 ８０…動力伝達経路 １００…ハイブリッド電気自動車

Claims (1)

1. 第１のねじれ要素及び第２のねじれ要素を介して出力軸が後段に接続された内燃機関の失火判定を行う車載制御装置であって、
   前記第１のねじれ要素は、前記内燃機関の出力軸からの動力が伝達される動力伝達経を通じて前記出力軸に接続する第１の側と、前記動力伝達経路に沿って前記第１の側の反対側である第２の側とを備え、
   前記第２のねじれ要素は、前記動力伝達経路を通じて前記第１のねじれ要素の前記第２の側に接続する第３の側と、前記動力伝達経路に沿って前記第３の側の反対側である第４の側とを備え、
   前記車載制御装置は、
   前記第１のねじれ要素の前記第１の側の回転数を検出する第１の回転角センサと、
   前記第２のねじれ要素の前記第４の側の回転数を検出する第２の回転角センサと、
   前記第１の回転角センサ及び前記第２の回転角センサのそれぞれの検出結果を入力し、オブザーバ制御により、前記第１のねじれ要素の前記第２の側と前記第２のねじれ要素の前記第３の側との間の前記動力伝達経路上の慣性質量要素の回転数を推定する推定手段と、
   前記第１の回転角センサ及び前記第２の回転角センサのそれぞれの検出結果、並びに前記推定手段による推定結果に基づいて、前記内燃機関の失火判定を行う判定手段と、
   を備える車載制御装置。

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