JP4650342B2 - 内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

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が所定角度を回転する時間信号から計算される燃焼パラメータが車両の振動と共振して二次振動を生じるときには、燃焼パラメータを補償してエンジンのいずれかの気筒が失火しているか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、燃焼パラメータの補償として、車体の固有振動の周波数を除去する一種のバンドパスフィルタを燃焼パラメータに施している。
特開平１０−２３１７５０号公報

上述の内燃機関装置では、クランク軸の回転位置を検出するクランクポジションセンサとして基準位置検出用に欠歯を用いた複数の歯を有する回転体を用いるときには、欠歯の影響によりエンジンの失火を適正に判定することができない場合が生じる。燃焼パラメータを計算するために用いる時間信号が欠歯の角度で生じるときには、欠歯でないときの時間信号と異なる信号となり、適切に燃焼パラメータを計算することができなくなってしまう。

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、内燃機関の出力軸の回転位置を検出する際に用いられる回転体における欠歯に基づく失火の誤検出を抑制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より確実に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に同期して回転し、基準位置を欠歯として除いて所定角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を用いて該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出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角所要時間を演算する単位回転角所要時間演算手段と、
前記演算された単位回転角所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理を施して影響低減済所要時間を取得する共振影響低減処理手段と、
前記影響低減済所要時間のうち前記内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに前記欠歯の影響のない回転位置に対する所要時間に基づいて該各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に同期して回転し基準位置を欠歯として除いて所定角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を用いた回転位置検出手段により検出された内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関の出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角所要時間を演算し、演算した単位回転角所要時間にねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理を施して影響低減済所要時間を取得する。そして、この取得した影響低減済所要時間のうち内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに欠歯の影響のない回転位置に対する所要時間に基づいて各気筒が失火しているか否かを判定する。これにより、欠歯による失火判定の誤判定を抑制することができると共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、前記失火判定手段は、前記影響低減済所要時間のうち前記内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに前記欠歯の影響のない二つの回転位置に対応する所要時間に基づいて該各気筒が失火しているか否か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、欠歯の影響のない回転位置に対応する影響低減済所要時間に基づいて失火を判定するから、欠歯による失火の誤判定をさらに抑制することができる。この場合、前記失火判定手段は、前記影響低減済所要時間のうち前記欠歯の影響のない二つの回転位置に対応する所要時間の差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。さらにこの場合、前記失火判定手段は、前記所要時間の差と該所要時間の差の所定角度差分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。これらの場合、前記基準位置は圧縮行程の上死点より３０度前の位置であり、前記二つの回転位置は圧縮行程の上死点より１２０度前の位置と６０度前の位置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、前記影響低減済所要時間の逆数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。ここで、影響低減済所要時間は内燃機関の出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角所要時間にねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理を施したものであるから、影響低減済所要時間は内燃機関の出力軸の所定の単位回転角毎の回転数である単位回転角回転数にねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理を施したものとなる。即ち、内燃機関の回転数の変動に基づいて失火を判定することになる。

さらに、本発明の内燃機関装置において、前記共振影響低減処理は、前記ねじれ要素の共振周波数より高い周波数以下の領域をカットするハイパスフィルタを施す処理であるものとすることもできる。こうすれば、ねじれ要素の共振の影響を効率よく除去することができ、内燃機関の失火をより精度よく判定することができる。

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、前記内燃機関の運転状態が前記共振領域に属さないときには前記演算された単位回転角所要時間に基づいて失火を判定し、前記内燃機関の運転状態が前記共振領域に属するときには前記取得した影響低減済所要時間のうち前記内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに前記欠歯の影響のない回転位置に対する所要時間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、内燃機関の運転状態が共振領域に属しないときも内燃機関の運転状態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に同期して回転し、基準位置を欠歯として除いて所定角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を用いて該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出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角所要時間を演算する単位回転角所要時間演算手段と、前記演算された単位回転角所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理を施して影響低減済所要時間を取得する共振影響低減処理手段と、前記影響低減済所要時間のうち前記内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに前記欠歯の影響のない回転位置に対する所要時間に基づいて該各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、欠歯による失火判定の誤判定を抑制することができる効果や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と、前記内燃機関の出力軸の回転に同期して回転し基準位置を欠歯として除いて所定角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を用いて該出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、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、
前記回転位置検出手段により検出された回転位置に基づいて前記出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角所要時間を演算し、該演算した単位回転角所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理を施して影響低減済所要時間を取得し、該取得した影響低減済所要時間のうち前記内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに前記欠歯の影響のない回転位置に対する所要時間に基づいて該各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に同期して回転し基準位置を欠歯として除いて所定角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を用いた回転位置検出手段により検出された内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関の出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角所要時間を演算し、演算した単位回転角所要時間にねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理を施して影響低減済所要時間を取得する。そして、この取得した影響低減済所要時間のうち内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに欠歯の影響のない回転位置に対する所要時間に基づいて各気筒が失火しているか否かを判定する。これにより、欠歯による失火判定の誤判定を抑制することができると共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。また、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。上述したクランクポジションセンサ１４０は、図３に示すように、クランクシャフト２６と回転同期して回転するように取り付けられて１０度毎に歯が形成されると共に基準位置検出用に２つ分の欠歯を形成したタイミングローター１４０ａを有する電磁ピックアップセンサとして構成されており、クランクシャフト２６が１０度回転する毎に整形波を生じさせる。なお、タイミングローター１４０ａの欠歯は、実施例では、点火順における２番気筒と５番気筒の圧縮行程における上死点の３０度前（ＢＴＤＣ３０）となる位置に形成されている。

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４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、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や図５に例示するＴ３０演算処理により演算されるクランクシャフト２６が３０度回転するのに要する時間である３０度所要時間Ｔ３０を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、３０度所要時間Ｔ３０は、Ｔ３０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とそのクランク角ＣＡを検出した検出時刻ｔを入力し（ステップＳ２００）、３０度毎のクランク角ＣＡの入検出時刻の差分を計算する（ステップＳ２１０）、ことにより求めることができる。

続いて、入力した３０度所要時間Ｔ３０の時間変化に対してダンパ２８の共振成分を除去するハイパスフィルタを施してフィルタ後所要時間Ｆ３０を得る（ステップＳ１１０）。ここで、ハイパスフィルタを施すのは、１気筒が失火しているときの共振周波数は失火の周波数、即ちクランクシャフト２６が７２０度回転するのに要する時間の周期に相当する周波数（エンジン２２の回転数Ｎｅの半分の周波数）となるため、クランクシャフト２６が１２０度回転する毎に燃焼行程を実行する６気筒のエンジン２２では、その周期に相当する周波数を透過すると共に共振周波数をカットすることにより、３０度所要時間Ｔ３０の変化から共振による影響を取り除くことができる。ハイパスフィルタとしては、実施例では次式（１）に示す伝達関数Ｇのものを用いた。式（１）中、「Ｔ」は時定数であり、「ｓ」はラプラス演算子である。実施例で用いたハイパスフィルタのボード線図の一例を図６に示す。ハイパスフィルタの特性は、共振周波数のゲインを十分落とすように設計すればよいから、エンジン２２の回転数Ｎｅからクランクシャフト２６が７２０度回転するのに要する時間を求め、その時間を周期とする周波数が十分にカットされるようカットオフ周波数を設定すればよい。

次に、各気筒の圧縮行程の上死点から１２０度前（ＢＴＤＣ１２０）と６０度前（ＢＴＤＣ６０）のフィルタ後所要時間Ｆ３０の差分［Ｆ３０（ＢＴＤＣ１２０）−Ｆ３０（ＢＴＤＣ６０）］を所要時間差分Ｄ３０として計算すると共に（ステップＳ１２０）、計算した所要時間差分Ｄ３０の３６０度差分［Ｄ３０−Ｄ３０（３６０度前）］を判定用差分Ｊ３０として計算し（ステップＳ１３０）、計算した所要時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０が共に正の値であるか否かを判定する（ステップＳ１４０，Ｓ１５０）。ここで、所要時間差分Ｄ３０をタイミングローター１４０ａの欠歯の位置、即ち点火順における２番気筒と５番気筒の圧縮行程における上死点の３０度前（ＢＴＤＣ３０）となる位置を避けて各気筒の圧縮行程の上死点から１２０度前（ＢＴＤＣ１２０）と６０度前（ＢＴＤＣ６０）のフィルタ後所要時間Ｆ３０の差分として計算することにより、所要時間差分Ｄ３０からタイミングローター１４０ａの欠歯の影響を排除することができる。また、所要時間差分Ｄ３０は、エンジン２２の燃焼（爆発）によるピストン１３２の加速の程度から、その気筒が正常に燃焼（爆発）していれば負の値となり、その気筒が失火していると正の値となる。判定用差分Ｊ３０は、その気筒が失火していれば失火している気筒の所要時間差分Ｄ３０と正常に燃焼している気筒の所要時間差分Ｄ３０との差となるから必ず正の値となる。従って、所要時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０が共に正の値であるときに失火を判定することができる。実施例では、所要時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０が共に正の値であるときに、その気筒（所要時間差分Ｄ３０に対応する気筒）を失火気筒として特定して（ステップＳ１６０）、失火判定処理を終了し、所要時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０と双方またはいずれか一方が負の値であるときには、失火は生じていないと判断して失火判定処理を終了する。

図７は、点火順における２番気筒と４番気筒を失火させたときのクランク角ＣＡとフィルタ後所要時間Ｆ３０と所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０の時間変化の一例を示す説明図である。図示するように、フィルタ後所要時間Ｆ３０にはタイミングローター１４０ａの欠歯の影響が大きく出現するが、この欠歯の影響のないクランク角で所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０とを計算することから、所定時間差分Ｄ３０やフィルタ後所要時間Ｆ３０には欠歯の影響は出現しない。図中、点火順における２番気筒と４番気筒は、所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０とが共に正となることにより、失火気筒と判定できる。１番気筒や３番気筒，５番気筒は、所定時間差分Ｄ３０も判定用差分Ｊ３０も共に負の値となるから失火気筒とは判定されず、６番気筒は、判定用差分Ｊ３０は正の値である所定時間差分Ｄ３０が負の値となるから、失火気筒とは判定されない。従って、タイミングローター１４０ａの欠歯の影響を抑制して失火をより適正に判定することができる。

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、クランクシャフト２６が３０度回転するのに要する時間である３０度所要時間Ｔ３０の時間変化に対してダンパ２８の共振成分を除去するハイパスフィルタを施してフィルタ後所要時間Ｆ３０を求め、このフィルタ後所要時間Ｆ３０を用いてタイミングローター１４０ａの欠歯の位置を避けて所要時間差分Ｄ３０を計算すると共にこの所定時間差分Ｄ３０を用いて判定用差分Ｊ３０を計算し、計算した所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０とにより失火を判定するから、タイミングローター１４０ａの欠歯に基づく失火の誤検出を抑制することができる。しかも、ダンパ２８のねじれ共振の影響を除去した後のフィルタ後所要時間Ｆ３０を用いて所定時間差分Ｄ３０や判定用差分Ｊ３０を計算するから、ダンパ２８のねじれ共振が生じてもエンジン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。

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、クランクポジションセンサ１４０のタイミングローター１４０ａの欠歯を点火順における２番気筒と５番気筒の圧縮行程における上死点の３０度前（ＢＴＤＣ３０）となる位置に形成するものとしたが、如何なる位置に形成するものとしてもよい。この場合、タイミングローター１４０ａの欠歯の位置を避けて所定時間差分Ｄ３０や判定用差分Ｊ３０を計算すればよい。

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、クランクシャフト２６が３０度回転するのに要する時間である３０度所要時間Ｔ３０の時間変化に対してダンパ２８の共振成分を除去するハイパスフィルタを施してフィルタ後所要時間Ｆ３０を求め、このフィルタ後所要時間Ｆ３０を用いてタイミングローター１４０ａの欠歯の位置を避けて所要時間差分Ｄ３０を計算すると共にこの所定時間差分Ｄ３０を用いて判定用差分Ｊ３０を計算し、計算した所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０とにより失火を判定するものとしたが、３０度所要時間Ｔ３０はクランクシャフト２６の３０度毎の回転数である３０度回転数Ｎ３０の逆数であるから、３０度回転数Ｎ３０の時間変化に対してハイパスフィルタを施してフィルタ後回転数ＦＮ３０を求め、このフィルタ後回転数ＦＮ３０を用いてタイミングローター１４０ａの欠歯の位置を避けて各気筒の圧縮行程における上死点の１２０度前と６０度前のフィルタ後回転数ＦＮ３０の差分として所要回転数差ＤＮ３０を計算すると共にこの所定回転数差分ＤＮ３０の３６０度差分として判定用回転数差分ＪＮ３０を計算し、計算した所定移転数差分ＤＮ３０と判定用回転数差分ＪＮ３０と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が搭載する内燃機関装置では、３０度所要時間Ｔ３０の時間変動に対してダンパ２８の共振成分を除去するハイパスフィルタを施してフィルタ後所要時間Ｆ３０を求め、このフィルタ後所要時間Ｆ３０を用いて所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０とを計算して失火を判定するものとしたが、エンジン２２の回転数などの運転状態に基づいてダンパ２８のねじれ共振の領域に属するか否かを判定し、エンジン２２の運転状態がダンパ２８のねじれ共振の領域に属するときには３０度所要時間Ｔ３０の時間変動に対してハイパスフィルタを施してフィルタ後所要時間Ｆ３０を求めると共にこのフィルタ後所要時間Ｆ３０を用いて所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０とを計算して失火を判定し、ダンパ２８のねじれ共振の領域に属しないときにはフィルタ後所要時間Ｆ３０に代えて３０度所要時間Ｔ３０を用いて同様の計算により所定時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０とを計算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、３０度所要時間Ｔ３０の時間変動に対してダンパ２８の共振成分を除去するハイパスフィルタを施してフィルタ後所要時間Ｆ３０を求め、タイミングローター１４０ａの欠歯の位置を避けるために各気筒の圧縮行程の上死点から１２０度前（ＢＴＤＣ１２０）と６０度前（ＢＴＤＣ６０）のフィルタ後所要時間Ｆ３０の差分［Ｆ３０（ＢＴＤＣ１２０）−Ｆ３０（ＢＴＤＣ６０）］を所要時間差分Ｄ３０として計算すると共にこの所定時間差分Ｄ３０により判定用差分Ｊ３０を計算して失火を判定するものとしたが、タイミングローター１４０ａの欠歯の影響を避ければよいから、所定時間差分Ｄ３０としては各気筒の圧縮行程の上死点から１２０度前（ＢＴＤＣ１２０）と６０度前（ＢＴＤＣ６０）のフィルタ後所要時間Ｆ３０の差分［Ｆ３０（ＢＴＤＣ１２０）−Ｆ３０（ＢＴＤＣ６０）］に限定されるものではなく、各気筒の圧縮行程の上死点から１５０度前（ＢＴＤＣ１５０）と９０度前（ＢＴＤＣ９０）のフィルタ後所要時間Ｆ３０の差分などのように種々の角度のフィルタ後所要時間Ｆ３０の差分として計算するものとしてもよい。また、タイミングローター１４０ａの欠歯の影響を避けて失火を判定するものであれば、所定時間差分Ｄ３０や判定用差分Ｊ３０以外の値を用い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、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、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。また、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など種々の回転数を用いてエンジン２２の失火を判定するものとしても構わない。

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、６気筒のエンジン２２の失火を判定するものとして説明したが、４気筒のエンジンの失火を判定するものとしてもよく、８気筒のエンジンの失火を判定するものとしてもよく、複数気筒であれば如何なるエンジンの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８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８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９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。 タイミングローター１４０ａの一例を示す説明図である。 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。 ハイパスフィルタのボード線図の一例を示す説明図である。 点火順における２番気筒と４番気筒を失火させたときのクランク角ＣＡとフィルタ後所要時間Ｆ３０と所要時間差分Ｄ３０と判定用差分Ｊ３０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、１４０ａ タイミングローター、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 (7)

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に同期して回転し、基準位置を欠歯として除いて所定角度毎に設けられた複数の歯を有する回転体を用いて該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出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角所要時間を演算する単位回転角所要時間演算手段と、
   前記演算された単位回転角所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響を低減する共振影響低減処理として前記ねじれ要素の共振周波数より高い周波数以下の領域をカットするハイパスフィルタを施す処理を施して影響低減済所要時間を取得する共振影響低減処理手段と、
   前記影響低減済所要時間のうち前記内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに、前記欠歯の影響のない二つの回転位置に対応する所要時間の差が正となり且つ前記所要時間の差と該所要時間の差から所定角度前の所要時間の差を減じて得られる差分が正となるか否かにより該各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. 請求項１記載の内燃機関装置であって、
   前記内燃機関は６気筒であり、
   前記基準位置は、圧縮行程の上死点より３０度前の位置であり、
   前記二つの回転位置は、圧縮行程の上死点より１２０度前の位置と６０度前の位置である、
   内燃機関装置。
3. 前記失火判定手段は、前記影響低減済所要時間の逆数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、前記内燃機関の運転状態が前記共振領域に属さないときには前記演算された単位回転角所要時間に基づいて失火を判定し、前記内燃機関の運転状態が前記共振領域に属するときには前記取得した影響低減済所要時間のうち前記内燃機関の各気筒の圧縮行程の上死点を基準としたときに前記欠歯の影響のない回転位置に対する所要時間に基づいて失火を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４いずれか記載の内燃機関装置。
6. 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。

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