JP5044479B2 - 内燃機関の失火判定装置および車両並びに内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ付きのダンパを介して出力軸が後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定装置および内燃機関と内燃機関の失火判定装置とを備える車両並びに内燃機関の失火判定方法に関する。

従来、この種の内燃機関の失火判定装置としては、エンジンと、エンジンの出力軸にダンパを介して接続されると共に駆動軸に接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に接続されたモータＭＧ１と、駆動軸に接続されたモータＭＧ２とを備える車両に搭載され、エンジンのクランク角位置での回転変動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）。
特開２００７−３０３３０９号公報

ところで、過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ付きのダンパを備える車両では、トルクリミッタが作動してダンパに滑りが生じると、エンジンの回転は急変するから、エンジンの回転変動に基づいてエンジンの失火を検出しようとしても、失火を誤検出する場合がある。

本発明の内燃機関の失火判定装置および車両並びに内燃機関の失火判定方法は、トルクリミッタ付きのダンパの滑りに起因して内燃機関の失火を誤判定するのを抑制することを主目的とする。

本発明の内燃機関の失火判定装置および車両並びに内燃機関の失火判定方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の内燃機関の失火判定装置は、
過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ付きのダンパを介して出力軸が後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定装置であって、
前記出力軸の回転位置を検出する出力軸回転位置検出手段と、
前記検出された出力軸の回転位置に基づいて前記出力軸の回転変動を演算すると共に該演算した回転変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、
前記ダンパの滑りを検出するダンパ滑り検出手段と、
前記ダンパ滑り検出手段により前記ダンパの滑りが検出されたとき、該滑りを検出した対象期間内に前記検出された出力軸回転位置に基づく前記失火の判定を無効とする判定無効手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の内燃機関の失火判定装置では、出力軸の回転位置に基づいて出力軸の回転変動を演算すると共に演算した回転変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定し、ダンパの滑りを検出し、ダンパの滑りが検出されたとき滑りを検出した対象期間内の出力軸回転位置に基づく失火の判定を無効とする。したがって、トルクリミッタ付きのダンパの滑りに起因して内燃機関の失火を誤判定するのを抑制することができる。

こうした本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記ダンパ滑り検出手段は、前記出力軸の回転数と前記後段軸の回転数との回転差が所定回転数差以上か否かにより前記ダンパの滑りを検出する手段であるものとすることもできるし、前記ダンパ滑り検出手段は、前記出力軸の回転角と前記後段軸の回転角との位相差の単位時間当たりの変化量が所定量以上か否かにより前記ダンパの滑りを検出する手段であるものとすることもできるし、前記ダンパ滑り検出手段は、前記出力軸の回転角と前記後段軸の回転角との位相差の単位時間当たりの変化量に対する微分値が所定値以上か否かにより前記ダンパの滑りを検出する手段であるものとすることもできる。こうすれば、ダンパの滑りをより正確に検出することができる。

本発明の車両は、
内燃機関と、
上述した各態様のいずれかの本発明の内燃機関の失火判定装置、即ち、基本的には、過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ付きのダンパを介して出力軸が後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定装置であって、前記出力軸の回転位置を検出する出力軸回転位置検出手段と、前記検出された出力軸の回転位置に基づいて前記出力軸の回転変動を演算すると共に該演算した回転変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、前記ダンパの滑りを検出するダンパ滑り検出手段と、前記ダンパ滑り検出手段により前記ダンパの滑りが検出されたとき該滑りを検出した対象期間内に前記検出された出力軸回転位置に基づく前記失火の判定を無効とする判定無効手段と、を備える内燃機関の失火判定装置と
を搭載することを要旨とする。

この本発明の車両では、上述した各態様のいずれかの本発明の内燃機関の失火判定装置を備えるから、本発明の内燃機関の失火判定装置が奏する効果、例えば、トルクリミッタ付きのダンパの滑りに起因して内燃機関の失火を誤判定するのを抑制することができる効果と同様の効果を奏することができる。

こうした本発明の車両において、動力を入出力可能な発電機と、前記後段軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸の３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、を備えるものとすることもできる。ここで、「３軸式動力入出力手段」には、遊星歯車機構やデファレンシャルギヤなどが含まれる。

本発明の内燃機関の失火判定方法は、
過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ付きのダンパを介して出力軸が後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定方法であって、
（ａ）前記出力軸の回転位置に基づいて該出力軸の回転変動を演算すると共に該演算した回転変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定し、
（ｂ）前記ダンパの滑りを検出し、
（ｃ）前記ダンパの滑りが検出されたとき、該滑りを検出した対象期間内の前記出力軸の回転位置に基づく前記失火の判定を無効とする
ことを要旨とする。

この本発明の内燃機関の失火判定方法によれば、出力軸の回転位置に基づいて出力軸の回転変動を演算すると共に演算した回転変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定し、ダンパの滑りを検出し、ダンパの滑りが検出されたとき滑りを検出した対象期間内の出力軸回転位置に基づく失火の判定を無効とする。したがって、トルクリミッタ付きのダンパの滑りに起因して内燃機関の失火を誤判定するのを抑制することができる。

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の失火判定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、実施例の内燃機関の失火判定装置としては、主としてエンジン２２を制御するエンジン用電子制御ユニット２４と後述するエンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０とモータＭＧ１，モータＭＧ２の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４などが該当する。

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（クランク角ＣＡ）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（クランク角ＣＡ）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。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。なお、上述したクランクポジションセンサ１４０は、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。エンジンＥＣＵ２４では、このクランクポジションセンサ１４０からの整形波に基づいてクランクシャフト２６が３０度回転する毎の回転数をエンジン２２の回転数Ｎｅとして計算している。

ダンパ２８には、過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ２８ａが取り付けられている。このトルクリミッタ２８ａは、摩擦部材を介してトルクが伝達されるよう構成されており、入力トルクが摩擦部材の最大静止摩擦力に相当する最大静止トルクを超えないときには入力トルクを摩擦部材の滑りを伴わずにそのまま伝達し、入力トルクが摩擦部材の最大静止トルクを超えるときには摩擦部材の滑りを伴って入力トルクを摩擦部材の運動摩擦力に相当するトルク分だけ伝達する。

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に接続されたキャリア軸３４ａにはダンパ２８を介してエンジン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。回転位置検出センサ４３，４４は、レゾルバにより構成されており、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいて所定時間毎（例えば５０μｓｅｃ毎や１００μｓｅｃ毎など）にモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。

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の一例を示すフローチャートである。この処理は、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４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度回転所要時間Ｔ３０（ＣＡ）を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、３０度回転所要時間Ｔ３０（ＣＡ）は、Ｔ３０演算処理に示すように、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡに基づいてクランク角ＣＡが３０度回転する毎にそのときの時刻を入力し（ステップＳ２００）、入力した今回の時刻と前回クランク角ＣＡが３０度回転したときに入力した時刻との差を計算することにより３０度所要時間Ｔ３０を演算する（ステップＳ２１０）、ことにより求めることができる。ここで、３０度所要時間Ｔ３０（ＣＡ）は、その逆数をとるとクランクシャフト２６が３０度回転する毎のエンジン２２の回転数（以下、３０度回転数Ｎ３０（ＣＡ））となるから、３０度回転数Ｎ３０（ＣＡ）の変化の程度、即ち回転変動を時間の単位を用いて表わしたものとなる。

続いて、入力した３０度回転所要時間Ｔ３０と閾値Ｔｒｅｒとを比較する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、３０度回転所要時間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度回転所要時間Ｔ３０より大きく、その気筒が失火しているときの３０度回転所要時間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。３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、エンジン２２は失火していないと判定して失火判定処理を終了し、３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆよりも大きいときには、エンジン２２のいずれかの気筒に失火が生じていると判断し、クランク角ＣＡにより失火気筒を特定して（ステップＳ１２０）、失火判定処理を終了する。

次に、過大トルクによりダンパ２８に滑りを判定する処理について説明する。図５は、エンジンＥＣＵ２４により実行されるダンパ滑り判定処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎に繰り返し実行される。ダンパ滑り判定処理では、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に基づいて演算されたエンジン２２の回転数Ｎｅや図６のダンパ後段回転数演算処理により演算されたダンパ２８の後段の後段軸の回転数としてのダンパ後段回転数Ｎｄなどのデータを入力する（ステップＳ３００）。ここで、ダンパ後段回転数Ｎｄは、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により演算されたものを通信により入力するものとした。図６のダンパ後段回転数演算処理では、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を入力し（ステップＳ４００）、入力したモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）と減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてダンパ後段回転数Ｎｄを次式（１）により計算し（ステップＳ４１０）、計算したダンパ後段回転数ＮｄをエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ４２０）、本処理を終了する。ここで、回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２については、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

Nd=[ρ・Nm1+Nm2・Gr]/(1+ρ) (1)

こうしてエンジン２２の回転数Ｎｅとダンパ後段回転数Ｎｄとを入力すると、エンジン２２の回転数Ｎｅからダンパ後段回転数Ｎｄを減じることにより回転数差ΔＮを計算し（ステップＳ３１０）、計算した回転数差ΔＮと閾値Ｎｒｅｆとを比較する（ステップＳ３２０）。図７に、回転数差ΔＮの時間変化の様子を示す。なお、図７（ａ）はダンパ２８に滑りが生じていないときの回転数差ΔＮの時間変化の様子を示し、図７（ｂ）はダンパ２８に滑りが生じているときの回転数差ΔＮの時間変化の様子を示す。回転数差ΔＮの波形は、ダンパ２８に滑りが生じていないときには、値０を中心として振動し（図７（ａ）参照）、ダンパ２８に滑りが生じているときには、エンジン２２の回転数Ｎｅはダンパ後段回転数Ｎｄよりも大きくなるから、値０からオフセットする。したがって、閾値Ｎｒｅｆとして、ダンパ２８に滑りが生じていないときの回転数差ΔＮよりも大きく、ダンパ２８に滑りが生じているときの回転数差ΔＮよりも小さな値となるよう実験などにより求めて設定するものとすれば、回転数差ΔＮと閾値Ｎｒｅｆとを比較することにより、ダンパ２８に滑りが生じているかを判定することができる。回転数差ΔＮが閾値Ｎｒｅｆ未満のときにはダンパ２８に滑りが生じていないと判定して本処理を終了し、回転数差ΔＮが閾値Ｎｒｅｆ以上ときにはダンパ２８に滑りが生じていると判定し（ステップＳ３３０）、対象期間内に図３の失火判定処理で行なった判定結果を無効とする無効化処理を行なって（ステップＳ３４０）、本処理を終了する。ここで、無効化処理は、ダンパ２８に滑りが生じているか否かの判定に用いたクランク角ＣＡ（エンジン２２の回転数Ｎｅ）と略同一のタイミングで検出されたクランク角ＣＡ（３０度回転所要時間Ｔ３０）に基づく失火の判定結果を無効とする処理である。したがって、この場合、図３の失火判定処理によりエンジン２２のいずれかの気筒に失火が生じていると判定されても、その判定結果は無効化処理によりマスクされる。これは、ダンパ２８に滑りが生じると、エンジン２２の回転数Ｎｅはダンパ後段回転数Ｎｄに対して大きくなるから、ダンパ２８に滑りが生じたときのクランク角ＣＡに対応する３０度回転所要時間Ｔ３０はダンパ２８に滑りが生じていないときのクランク角ＣＡに対応する３０度回転所要時間Ｔ３０に対して小さくなり、３０度回転所要時間Ｔ３０と閾値Ｔｒｅｆとを比較してエンジン２２の失火を判定しようとしても、失火している気筒に対して失火していないと誤判定する場合があることに基づいている。

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の失火判定装置によれば、トルクリミッタ付きのダンパ２８の滑りを検出し、ダンパ２８の滑りを検出したときに滑りを検出した対象期間内に検出されたエンジンのクランク角ＣＡ（３０度回転所要時間Ｔ３０）に基づく失火判定処理の判定結果を無効とするから、トルクリミッタ付きのダンパ２８の滑りに起因してエンジン２２の失火を誤検出するのを防止することができる。しかも、エンジン２２の回転数Ｎｅとダンパ後段回転数Ｎｄとの回転数差ΔＮが閾値Ｎｒｅｆ以上か否かによりダンパ２８に滑りが生じているかを判定するから、ダンパ２８の滑りをより正確に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の失火判定装置では、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２からダンパ後段回転数Ｎｄを計算するものとしたが、キャリア軸３４ａに回転数センサを取り付けて直接キャリア軸３４ａの回転数を検出してダンパ後段回転数Ｎｄと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の失火判定装置では、図５のダンパ滑り判定処理に示すように、エンジン２２の回転数Ｎｅとダンパ後段回転数Ｎｄとの偏差としての回転数差ΔＮと閾値Ｎｒｅｆとを比較することによりダンパ２８に滑りが生じているかを判定するものとしたが、これに限定されるものではなく、図８に例示するダンパ滑り判定処理や図９に例示するダンパ滑り判定処理などによりダンパ２８に滑りが生じているかを判定するものとしてもよい。まず、図８のダンパ滑り判定処理について説明する。図８のダンパ滑り判定処理では、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡやダンパ後段回転角θｄを入力する（ステップＳ５００）。ここで、ダンパ後段回転角θｄは、図１０のダンパ後段回転角演算処理により演算されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。ダンパ後段回転角演算処理では、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θｍ１，θｍ２を入力し（ステップＳ７００）、入力したモータＭＧ１，ＭＧ２の回転角θｍ１，θｍ２の変位角Δθｍ１，Δθｍ２を計算し（ステップＳ７１０）、計算した変位角Δθｍ１，Δθｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒとを用いてダンパ後段回転角θｄを次式（２）により計算し（ステップＳ７２０）、計算したダンパ後段回転角θｄが７２０度よりも大きいときには（ステップＳ７３０）、７２０度以下の角度に補正して（ステップＳ７４０）、本処理を終了する。ここで、回転角θｍ１，θｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。

θd=[ρ・Δθm1+Δθm2・Gr]/(1+ρ) (2)

こうしてデータを入力すると、入力したクランク角ＣＡからダンパ後段回転角θｄを減じて位相差Ｐｄを計算し（ステップＳ５１０）、計算した位相差Ｐｄの変位としての位相差変位ΔＰｄを計算し（ステップＳ５２０）、計算した位相差変位ΔＰｄと閾値Ｐｒｅｆ１とを比較する（ステップＳ５３０）。図１１に、位相差Ｐｄの時間変化の様子を示す。図１１（ａ）は、ダンパ２８に滑りが生じていないときの位相差Ｐｄの時間変化の様子であり、図１１（ｂ）は、ダンパ２８に滑りが生じているときの位相差Ｐｄの時間変化の様子である。位相差Ｐｄは、ダンパ２８に滑りが生じていないときには、図１１（ａ）に示すように、基準値Ｐ０を中心に振動し、ダンパ２８に滑りが生じているときには、図１１（ｂ）に示すように、滑った分だけ基準値Ｐ０から位相差のズレが拡大していく。したがって、閾値Ｐｒｅｆ１として、ダンパ２８に滑りが生じていないときの位相差変位ΔＰｄよりも大きく、ダンパ２８に滑りが生じているときの位相差変位ΔＰｄよりも小さな値となるよう実験などにより求めて設定するものとすれば、位相差変位ΔＰｄと閾値Ｐｒｅｆ１とを比較することにより、ダンパ２８に滑りが生じているかを判定することができる。位相差変位ΔＰｄが閾値Ｐｒｅｆ１未満のときにはダンパ２８に滑りが生じていないと判定して本処理を終了し、位相差変位ΔＰｄが閾値Ｐｒｅｆ１以上ときにはダンパ２８に滑りが生じていると判定し（ステップＳ５４０）、前述した無効化処理を行なって（ステップＳ５５０）、本処理を終了する。

図９のダンパ滑り判定処理では、まず、図８のダンパ滑り判定処理のステップＳ５００〜Ｓ５２０の処理と同様に、クランク角ＣＡやダンパ後段回転角θｄを入力し（ステップＳ６００）、入力したクランク角ＣＡからダンパ後段回転角θｄを減じて位相差Ｐｄを計算し（ステップＳ６１０）、計算した位相差Ｐｄの変位としての位相差変位ΔＰｄを計算する（ステップＳ６２０）。続いて、計算した位相差変位ΔＰｄの微分値ｄ（ΔＰｄ）／ｄｔを計算し（ステップＳ６３０）、計算した微分値ｄ（ΔＰｄ）／ｄｔと閾値Ｐｒｅｆ２とを比較する（ステップＳ６４０）。ここで、閾値Ｐｒｅｆ２としては、ダンパ２８に滑りが生じているときの微分値ｄ（ΔＰｄ）／ｄｔよりも大きく、ダンパ２８に滑りが生じていないときの微分値ｄ（ΔＰｄ）／ｄｔよりも小さな値となるよう設定されており、実験などにより求めることができる。微分値ｄ（ΔＰｄ）／ｄｔが閾値Ｐｒｅｆ２未満のときにはダンパ２８に滑りが生じていないと判定して本処理を終了し、微分値ｄ（ΔＰｄ）／ｄｔが閾値Ｐｒｅｆ２以上ときにはダンパ２８に滑りが生じていると判定し（ステップＳ６５０）、前述した無効化処理を行なって（ステップＳ６６０）、本処理を終了する。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関の失火判定装置では、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の失火判定装置では、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が搭載する内燃機関の失火判定装置では、減速ギヤ３５を介してモータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａに接続する構成におけるエンジン２２の失火の判定を行なうものとしたが、減速ギヤ３５に代えて変速機を介してモータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａに接続する構成におけるエンジン２２の失火の判定を行なうものとしてもよい。減速ギヤ３５や変速機を介さずにモータＭＧ２を直接リングギヤ軸３２ａに接続する構成におけるエンジン２２の失火の判定を行なうものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関の失火判定装置では、エンジン２２のクランクシャフト２６にトルクリミッタ付きのダンパ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とを備える車両におけるエンジン２２の失火を判定するものとしたが、エンジンのクランクシャフトがトルクリミッタ付き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１２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１２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の失火を判定するものとしてもよいし、図１３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に動力を出力する車軸側に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を車軸側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の失火を判定するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２は減速ギヤ３５や変速機を介して車軸側に接続されていてもよいし、減速ギヤ３５や変速機を介さずに車軸側に接続されていてもよい。

ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、クランクポジションセンサ１４０が「出力軸回転位置検出手段」に相当し、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡに基づいてクランク角ＣＡが３０度回転する毎にそのときの時刻と１つ前の時刻との差を計算することにより３０度所要時間Ｔ３０を演算するＴ３０演算処理と３０度所要時間Ｔ３０と閾値Ｔｒｅｆとを比較することによりエンジン２２のいずれかの気筒に失火が生じているかを判定する失火判定処理とを実行するエンジンＥＣＵ２４が「失火判定手段」に相当し、クランクポジションセンサ１４０とダンパ滑り判定処理のステップＳ３００〜Ｓ３３０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「ダンパ滑り検出手段」に相当し、ダンパ２８に滑りが生じていると判定されたときに対象期間内の失火判定処理を無効とする無効化処理を行なうダンパ滑り判定処理のステップＳ３４０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「判定無効手段」に相当する。また、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、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する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど、トルクリミッタ付きのダンパを介して後段の後段軸に接続された複数気筒を有するものであれば如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「出力軸回転位置検出手段」としては、クランクポジションセンサ１４０に限定されるものではなく、内燃機関の回転位置を検出できるものであれば、カムポジションセンサ１４４など他の如何なるものとしても構わない。「失火判定手段」としては、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡに基づいてクランク角ＣＡが３０度回転する毎にそのときの時刻と１つ前の時刻との差を計算することにより３０度所要時間Ｔ３０を演算すると共にクランク角ＣＡに対応する３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆより大きいか否かを判定するものに限定されるものではなく、内燃機関の回転位置に基づいて回転変動を演算すると共に演算した回転変動に基づいて内燃機関の失火を判定するものであれば、如何なるものとしても構わない。「ダンパ滑り検出手段」としては、図５や図８，図９のダンパ滑り判定処理を実行するものに限定されるものではなく、ダンパ２８の滑りを検出するものであれば、如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる差動作用を有するものなど、３軸のうちいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力するものであれば如何なるものであっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

実施例では、ハイブリッド自動車２０に搭載された内燃機関の失火判定装置として説明したが、走行用の電動機や発電機などを備えない自動車に搭載された内燃機関の失火判定装置に適用するものとしてもよい。また、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される内燃機関の失火判定装置に適用してもよいし、移動しない設備に組み込まれた内燃機関の失火判定装置に適用するものとしても構わない。また、内燃機関の失火判定装置やこれを搭載する車両の形態ではなく、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、内燃機関の失火判定装置およびこれを備える車両の製造産業に利用可能である。

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。 Ｔ３０演算処理の一例を示すフローチャートである。 ダンパ滑り判定処理の一例を示すフローチャートである。 ダンパ後段回転数演算処理の一例を示すフローチャートである。 回転数差ΔＮの時間変化の様子を示す説明図である。 変形例のダンパ滑り判定処理を示すフローチャートである。 変形例のダンパ滑り判定処理を示すフローチャートである。 ダンパ後段回転角演算処理の一例を示すフローチャートである。 位相差Ｐｄの時間変化の様子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、３４ａ キャリア軸、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 (7)

1. 過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ付きのダンパを介して出力軸が後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定装置であって、
   前記出力軸の回転位置を検出する出力軸回転位置検出手段と、
   前記検出された出力軸の回転位置に基づいて前記出力軸の回転変動を演算すると共に該演算した回転変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、
   前記ダンパの滑りを検出するダンパ滑り検出手段と、
   前記ダンパ滑り検出手段により前記ダンパの滑りが検出されたとき、該滑りを検出した対象期間内に前記検出された出力軸回転位置に基づく前記失火の判定を無効とする判定無効手段と、
   を備える内燃機関の失火判定装置。
2. 前記ダンパ滑り検出手段は、前記出力軸の回転数と前記後段軸の回転数との回転差が所定回転数差以上か否かにより前記ダンパの滑りを検出する手段である請求項１記載の内燃機関の失火判定装置。
3. 前記ダンパ滑り検出手段は、前記出力軸の回転角と前記後段軸の回転角との位相差の単位時間当たりの変化量が所定量以上か否かにより前記ダンパの滑りを検出する手段である請求項１記載の内燃機関の失火判定装置。
4. 前記ダンパ滑り検出手段は、前記出力軸の回転角と前記後段軸の回転角との位相差の単位時間当たりの変化量に対する微分値が所定値以上か否かにより前記ダンパの滑りを検出する手段である請求項１記載の内燃機関の失火判定装置。
5. 内燃機関と、請求項１ないし４いずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置とを搭載する車両。
6. 請求項５記載の車両であって、
   動力を入出力可能な発電機と、
   前記後段軸と前記発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸の３軸に接続され、該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の１軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、
   前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、
   を備える車両。
7. 過大トルクを滑りを伴って制限するトルクリミッタ付きのダンパを介して出力軸が後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定方法であって、
   （ａ）前記出力軸の回転位置に基づいて該出力軸の回転変動を演算すると共に該演算した回転変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定し、
   （ｂ）前記ダンパの滑りを検出し、
   （ｃ）前記ダンパの滑りが検出されたとき、該滑りを検出した対象期間内の前記出力軸の回転位置に基づく前記失火の判定を無効とする
   内燃機関の失火判定方法。

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