JP6603348B2 - 失火判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、失火判定装置に関し、特に、駆動力源としてエンジンと電動モータを搭載したハイブリッド車両においてエンジンの失火を判定する失火判定装置に関する。

従来から、エンジンの失火による排気エミッションの悪化を防止するために、エンジンの失火判定が行われている。一方、近年、エンジンと電動モータとを併用することで車両の燃料消費率（燃費）を効果的に向上させることができるハイブリッド自動車（ＨＥＶ）やプラグイン・ハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）が広く実用化されている。

ところで、通常、エンジンの失火判定は、エンジン回転速度を点火周期ごとに比較することにより（すなわち、エンジンの回転変動に基づいて）行なわれるが、例えば、エンジンがダンパなどの捩じれ要素を介して車軸側に接続されているハイブリッド車では、捩じれ要素の捩じれがエンジンの回転変動に影響を及ぼすためエンジンの失火を精度よく判定することが困難となるおそれがある。特に、捩じれ要素等が共振を起こした場合にはエンジン回転が振動して、正常燃焼と失火とを分離して判定できなくなるおそれがある。

ここで、特許文献１には、捩じれ要素等の共振による影響を考慮しつつ、エンジンの失火を判定する失火判定システムが開示されている。

より詳細には、この失火判定システムでは、ＥＦＩ−ＥＣＵが、同期用信号を基準として、前段軸回転数（エンジン回転数Ｎｅ）の検出時刻である前段時刻を計測する。一方、ＨＶ−ＥＣＵは、同期用信号を基準として計測されたモータ時刻を、後段軸回転数（インプットシャフト回転数Ｎｄ）の算出時刻である後段時刻として設定する。そして、ＥＦＩ−ＥＣＵは、通信線を介してＨＶ−ＥＣＵからインプットシャフト回転数Ｎｄと後段時刻を取得し、前段時刻と後段時刻とが最も近いエンジン回転数Ｎｅとインプットシャフト回転数Ｎｄとに基づいて、共振がエンジン回転数Ｎｅに影響を及ぼす共振影響成分Ｎｄｅを演算する。そして、この共振影響成分Ｎｄｅをエンジン回転数Ｎｅから減じて得られる検出用回転数に基づいてエンジンの失火判定を行う。

特開２０１５−１７４４９２号公報

上述したように、特許文献１に記載の失火判定システムによれば、エンジン回転数Ｎｅ及びインプットシャフト回転数Ｎｄを取得するまでに遅延があったとしても、最も近い前段時刻と後段時刻とを特定できる。そして、前段時刻と後段時刻とが最も近いエンジン回転数Ｎｅとインプットシャフト回転数Ｎｄとを用いてエンジンの失火判定を行うことができる。

しかしながら、上述した失火判定システムでは、エンジン回転数Ｎｅとインプットシャフト回転数Ｎｄの同期を取り、その後、共振影響成分Ｎｄｅを演算する必要がある。より具体的には、エンジン回転数Ｎｅとインプットシャフト回転数Ｎｄから捩じれ角θｄを計算し、該捩じれ角θｄからノイズ含有共振影響成分Ｎｄｅｎを計算し、該ノイズ含有共振影響成分Ｎｄｅｎからハイパスフィルタを用いてノイズを除去することによって共振影響成分Ｎｄｅを取得する必要がある。そして、エンジン回転数Ｎｅから共振影響成分Ｎｄｅが減算されて判定用回転数が取得され、該判定用回転数を用いて失火判定が行われる。そのため、失火判定に要する処理負荷が増大するおそれがある。特に、失火判定は各気筒の点火周期毎に実行する必要があるため、すなわち処理の実行頻度が高いため、処理負荷の増大を抑えたいという要望がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジンが捩じれ要素を介して車軸側に接続されたハイブリッド車両においてエンジンの失火を判定する失火判定装置であって、処理負荷の増大を抑制しつつ、捩じれ要素に共振が生じた場合であっても精度よく失火を判定することが可能な失火判定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る失火判定装置は、エンジンが捩じれ要素を介して車軸側に接続されるとともに、該車軸と電動モータとがトルク伝達可能に接続されたハイブリッド車両においてエンジンの失火を判定する失火判定装置であって、エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、電動モータのモータ回転数を取得するモータ回転数取得手段と、モータ回転数、及び、電動モータとエンジンとの間の総ギヤ比に基づいて、演算によって演算エンジン回転数を求めるエンジン回転数演算手段と、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差を取得する回転偏差取得手段と、回転偏差が判定しきい値を超えた場合に、エンジンが失火していると判定する失火判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る失火判定装置によれば、エンジン回転数（回転速度）、及び、モータ回転数（回転速度）が取得され、モータ回転数、及び、電動モータとエンジンとの間の総ギヤ比に基づいて、演算によって演算エンジン回転数が求められる。そして、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差が取得され、該回転偏差が判定しきい値を超えた場合に、エンジンが失火していると判定される。すなわち、直接的に取得されたエンジン回転数と、捩じれ要素の下流側に設けられた電動モータの回転数から演算で求められた演算エンジン回転数との偏差を取ること（比較すること）で、失火（エンジントルクの低下）による回転偏差のみを抽出することができる。その結果、処理負荷の増大を抑制しつつ、捩じれ要素に共振が生じた場合であっても精度よく失火を判定することが可能となる。

特に、本発明に係る失火判定装置は、所定クランクアングル間における回転偏差の平均値を求める平均値取得手段をさらに備え、失火判定手段が、回転偏差から平均値を減算して減算後の回転偏差を求め、該減算後の回転偏差が判定しきい値を超えた場合にエンジンが失火していると判定することが好ましい。

この場合、所定クランクアングル間における回転偏差の平均値が求められ、回転偏差から平均値が減算されて減算後の回転偏差が求められる。そして、減算後の回転偏差が判定しきい値を超えた場合にエンジンが失火していると判定される。すなわち、まず、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差が所定クランクアングル間において平均化されて、エンジン回転数と演算エンジン回転数との潜在的なズレ量（オフセット）が算出される。そして、回転偏差から平均値（潜在的なズレ量）が減算され、減算後の回転偏差（瞬時回転偏差）が算出される。そのため、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差から潜在的なズレ量（オフセット）を取り除くことで、失火のように突発的に発生する回転変化を抽出することができ、共振領域においても精度良く失火を判定することが可能となる。

本発明に係る失火判定装置では、上記所定クランクアングル間が、捩じれ要素の共振周波数に応じて設定されることが好ましい。

このようにすれば、エンジン回転数と演算エンジン回転数との潜在的なズレ量（オフセット）をより適切に算出することができる。

本発明に係る失火判定装置では、上記判定しきい値が、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて定められることが好ましい。

このようにすれば、より適切に判定しきい値を設定することができる。

本発明に係る失火判定装置では、上記判定しきい値が、エンジン冷却水温度に応じて補正されることが好ましい。

ところで、冷態時にはエンジンの燃えが悪くなる。この場合、水温に応じて判定しきい値が補正されるため、誤判定を防止して、より精度よく失火を判定することが可能となる。

本発明に係る失火判定装置では、エンジンが一時停止された後、エンジンが再始動されたときに、失火判定手段が、失火判定の実行を再開するまでにディレイを設けることが好ましい。

ところで、エンジンの再始動直後は燃焼が比較的安定しない。この場合、エンジンが再始動されたときにディレイを設けることにより、誤判定を防止することが可能となる。

本発明に係る失火判定装置では、失火判定手段が、捩じれ要素の共振が発生し得るエンジン回転数領域において、失火判定を実行することが好ましい。

このようにすれば、捩じれ要素の共振領域（共振が発生するエンジン回転領域）に限って失火判定が実行されるため、処理負荷の増大をより抑制することが可能となる。

本発明に係る失火判定装置では、失火判定手段が、減算後の回転偏差が判定しきい値を超えたか否かに応じてエンジンが失火しているか否かを判定することに加えて、点火タイミングに応じたクランクアングルでのエンジン回転数と、該クランクアングルに対して所定クランクアングル前のエンジン回転数との差分が所定のしきい値を超えたか否かに応じてエンジンが失火しているか否かを判定し、いずれか一方又は双方でエンジンが失火していると判定された場合に、エンジンが失火していると判定することが好ましい。

このように、エンジンと電動モータとの回転偏差に基づいて失火を判定する手法と、エンジンの回転変動に基づいて失火を判定する手法とを組み合わせて失火を判定することにより、全運転領域において（すなわち捩じれ要素の共振領域以外でも）失火の判定精度を向上することが可能となる。

本発明に係る失火判定装置では、失火判定手段が、エンジンが失火していると判定する毎に、失火判定回数をカウントするカウンタ値をカウントアップし、該カウンタ値が所定値に達した場合に、失火異常と確定することが好ましい。

このようにすれば、誤判定を防止でき、かつ、失火の程度が排気エミッションに悪影響が出るおそれがある程度になった場合に失火異常と確定することが可能となる。

本発明によれば、エンジンが捩じれ要素を介して車軸側に接続されたハイブリッド車両において、処理負荷の増大を抑制しつつ、捩じれ要素に共振が生じた場合であっても精度よく失火を判定することが可能となる。

実施形態に係る失火判定装置が搭載されたハイブリッド車両のパワーユニットの構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。 実施形態に係る失火判定装置及び該失火判定装置が適用されたエンジンの構成を示す図である。 実施形態に係る失火判定装置による失火判定を説明するための図である（第１図）。 実施形態に係る失火判定装置による失火判定を説明するための図である（第２図）。 実施形態に係る失火判定装置による失火判定処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１及び図２を併せて用いて、実施形態に係る失火判定装置１の構成について説明する。図１は、失火判定装置１が搭載されたハイブリッド車両のパワーユニットの構成を示すスケルトン図、及び、その制御システムの構成を示すブロック図である。図２は、失火判定装置１および該失火判定装置１が適用されたエンジン１０の構成を示す図である。なお、ここでは、失火判定装置１を、シリーズ・パラレル・ハイブリッド車（ＨＥＶ）に搭載した場合を例にして説明する。

まず、図１を参照しつつ、ハイブリッド車両のパワーユニット等の構成について説明する。エンジン１０（詳細は後述する）のクランクシャフト１０ａには、エンジン１０の回転変動を吸収するフライホイールダンパ２０（特許請求の範囲に記載の捩じれ要素に相当）及び一対のギヤ２１を介して、動力分割機構３０が接続されている。動力分割機構３０には、複数のギヤやシャフト等から構成され、駆動輪との間でトルクを伝達するドライブトレーン１５、及び、第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１１（特許請求の範囲に記載の電動モータに相当）が接続されている。動力分割機構３０は、例えば、サンギヤ３０ａ、リングギヤ３０ｂ、ピニオンギヤ３０ｃ、及びプラネタリキャリア３０ｄから構成される遊星歯車機構を有しており、エンジン１０から発生した駆動トルクを、ドライブトレーン１５と第１モータ・ジェネレータ１１とに分割して伝達する。

より具体的には、キャリア３０ｄは、フライホイールダンパ２０及び一対のギヤ２１を介して、エンジン１０のクランクシャフト１０ａに連結されている。サンギヤ３０ａは第１モータ・ジェネレータ１１に連結されている。一方、リングギヤ３０ｂは、一対のギヤ（カウンタギヤ）３１を介して、ドライブトレーン１５を構成するプロペラシャフト（後輪出力軸、特許請求の範囲に記載の車軸に相当）５０に接続されるとともに、さらに駆動用リダクションギヤ４３を介してフロントドライブシャフト（前輪出力軸、特許請求の範囲に記載の車軸に相当）６０に接続されている。

動力分配機構３０は、第１モータ・ジェネレータ１１がジェネレータ（発電機）として機能するときには、プラネタリキャリア３０ｄから入力されるエンジン１０からのトルク（駆動力）をサンギヤ３０ａとリングギヤ３０ｂとに双方のギヤ比に応じて分配する。一方、動力分配機構３０は、第１モータ・ジェネレータ１１がモータ（電動機）として機能するときには、プラネタリキャリア３０ｄから入力されるエンジン１０からのトルクと、サンギヤ３０ａから入力される第１モータ・ジェネレータ１１からのトルクとを統合してリングギヤ３０ｂに出力する。リングギヤ３０ｂに出力されたトルクは、一対のギヤ（カウンタギヤ）３１を介して、ドライブトレーン１５を構成するプロペラシャフト５０に出力されるとともに、さらに駆動用リダクションギヤ４３を介してフロントドライブシャフト６０に出力される。

一方、ドライブトレーン１５には、第２モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１２（特許請求の範囲に記載の電動モータに相当）も接続されている。より具体的には、第２モータ・ジェネレータ１２は、モータ・リダクションギヤ４１を介してプロペラシャフト５０に接続されている。また、第２モータ・ジェネレータ１２は、モータ・リダクションギヤ４１及び駆動用リダクションギヤ４３から構成される駆動用リダクションギヤ機構４０を介して、フロントドライブシャフト６０に接続されている。フロントドライブシャフト６０は、前輪との間でトルクを伝達する。また、プロペラシャフト５０は、後輪との間でトルクを伝達する。

第１モータ・ジェネレータ１１及び第２モータ・ジェネレータ１２は、供給された電力を機械的動力に変換するモータとしての機能と、入力された機械的動力を電力に変換するジェネレータとしての機能とを兼ね備えた同期発電電動機として構成されている。すなわち、第１モータ・ジェネレータ１１及び第２モータ・ジェネレータ１２それぞれは、車両駆動時には駆動トルクを発生するモータとして動作し、回生時にはジェネレータとして動作する。なお、第１モータ・ジェネレータ１１は、主にジェネレータとして動作し、第２モータ・ジェネレータ１２は、主にモータとして動作する。

駆動用リダクションギヤ機構４０は、モータ・リダクションギヤ４１及び駆動用リダクションギヤ４３を有して構成されている。また、モータ・リダクションギヤ４１は、プラネタリギヤから構成されており、リダクションギヤ４３は、例えば、平ギヤ（又は斜歯ギヤ）から構成されている。

より詳細には、モータ・リダクションギヤ４１は、例えば、サンギヤ４１ａ、リングギヤ４１ｂ、ピニオンギヤ４１ｃ、及びプラネタリキャリア４１ｄから構成される遊星歯車機構を有している。モータ・リダクションギヤ４１は、第２モータ・ジェネレータ１２がモータとして機能するときには、第２モータ・ジェネレータ１２から伝達された回転を減速して（トルクを増大して）プラネタリキャリア４１ｄから出力する。一方、モータ・リダクションギヤ４１は、プラネタリキャリア４１ｄに入力されたトルク（駆動力）による回転を加速して（トルクを低減させて）サンギヤ４１ａから出力することにより、第２モータ・ジェネレータ１２をジェネレータとして機能させる。

フロントドライブシャフト６０は、駆動用リダクションギヤ機構４０と駆動輪（図１の例では前輪）との間でトルクを伝達する。より詳細には、フロントドライブシャフト６０に伝達された第２モータ・ジェネレータ１２などのトルクは、フロントデファレンシャル（以下「フロントデフ」ともいう）６２に伝達される。フロントデフ６２は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ６２からのトルクは、左前輪ドライブシャフトを介して左前輪（図示省略）に伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフトを介して右前輪（図示省略）に伝達される。

一方、プロペラシャフト５０は、後輪との間でトルクを伝達する。プロペラシャフト５０には、後輪側に伝達されるトルクを調節するトランスファクラッチ５１が介装されている。トランスファクラッチ５１は、４輪の駆動状態（例えば前輪のスリップ状態等）やエンジントルクなどに応じて締結力（すなわち後輪へのトルク分配率）を制御する。よって、プロペラシャフト５０に伝達された第２モータ・ジェネレータ１２などのトルクは、トランスファクラッチ５１の締結力に応じて分配され、後輪側にも伝達される。

より具体的には、プロペラシャフト５０に伝達され、トランスファクラッチ５１によって調節（分配）されたトルクは、リヤデファレンシャル（以下「リヤデフ」ともいう）５２に伝達される。リヤデフ５２には左後輪ドライブシャフト及び右後輪ドライブシャフト（図示省略）が接続されている。リヤデフ５２からの駆動力は、左後輪ドライブシャフトを介して左後輪（図示省略）に伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフトを介して右後輪（図示省略）に伝達される。

このように構成されているため、本実施形態に係る車両（ＡＷＤのＨＥＶ車）では、エンジン１０と第２モータ・ジェネレータ１２の２つの動力で前輪及び後輪（車両）を駆動することができる。また、走行条件に応じて、例えば、第２モータ・ジェネレータ１２のみによる走行（ＥＶ走行）と、エンジン１０及び第２モータ・ジェネレータ１２による走行とを切替えることができる。さらに、第２モータ・ジェネレータ１２などで発電することもできる。

車両の駆動力源であるエンジン１０、及び、第２モータ・ジェネレータ１２並びに第１モータ・ジェネレータ１１は、ハイブリッド車・コントロールユニット（以下「ＨＥＶ−ＣＵ」という）８０によって総合的に制御される。

ＨＥＶ−ＣＵ８０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、その記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

ＨＥＶ−ＣＵ８０には、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ９１、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ９２、車両の前後・左右の加速度を検出するＧセンサ（加速度センサ）９３、車輪の速度を検出する車速センサ９４、及び、フロントドライブシャフト６０の回転数を検出する回転数センサ９５、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数（回転速度）を検出するレゾルバ９７、第２モータ・ジェネレータ１２の回転数（回転速度）を検出するレゾルバ９８などを含む各種センサが接続されている。なお、レゾルバ９７、レゾルバ９８それぞれは、特許請求の範囲に記載のモータ回転数取得手段として機能する。

また、ＨＥＶ−ＣＵ８０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）７０を介して、エンジン１０を制御するエンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８１や、車両の横滑りなどを抑制して走行安定性を向上させるビークルダイナミック・コントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）８５等と相互に通信可能に接続されている。ＨＥＶ−ＣＵ８０は、ＣＡＮ７０を介して、ＥＣＵ８１やＶＤＣＵ８５から、例えば、エンジン回転数やブレーキ操作量等の各種情報を受信する。一方、ＨＥＶ−ＣＵ８０は、ＣＡＮ７０を介して、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数（回転速度）、第２モータ・ジェネレータ１２の回転数（回転速度）等の各種情報をＥＣＵ８１に送信する。

ＨＥＶ−ＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、エンジン１０、第２モータ・ジェネレータ１２、及び第１モータ・ジェネレータ１１の駆動を総合的に制御する。ＨＥＶ−ＣＵ８０は、例えば、アクセルペダル開度（運転者の要求駆動力）、車両の運転状態、高電圧バッテリ（以下、単に「バッテリ」ともいう）９０の充電状態（ＳＯＣ）などに基づいて、エンジン１０の要求出力、及び第２モータ・ジェネレータ１２、第１モータ・ジェネレータ１１のトルク指令値を求めて出力する。

パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ」という）８２は、上記トルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータ・ジェネレータ１２、第１モータ・ジェネレータ１１を駆動する。ＰＣＵ８２は、高圧バッテリ９０の直流電力を三相交流の電力に変換して第２モータ・ジェネレータ１２、第１モータ・ジェネレータ１１に供給するインバータ８２ａを有している。ＰＣＵ８２は、上述したように、ＨＥＶ−ＣＵ８０から受信したトルク指令値に基づいて、インバータ８２ａを介して、第２モータ・ジェネレータ１２、第１モータ・ジェネレータ１１を駆動する。一方、インバータ８２ａは、回生時に、第２モータ・ジェネレータ１２で発電した交流電圧を直流電圧に変換して高圧バッテリ９０を充電する。

また、ＥＣＵ８１は、上記要求出力に基づいて、例えば、電子制御式スロットルバルブ１１３の開度を調節する。次に、図２を参照しつつ、失火判定装置１及び該失火判定装置１が適用されたエンジン１０の構成について詳細に説明する。

エンジン１０は、どのような形式のものでもよいが、例えば水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。また、エンジン１０は、シリンダ内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射式のエンジンである。エンジン１０では、エアクリーナ１１６から吸入された空気が、吸気管１１５に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）１１３により絞られ、インテークマニホールド１１１を通り、エンジン１０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナ１１６から吸入された空気の量は、エアクリーナ１１６とスロットルバルブ１１３との間に配置されたエアフローメータ１１４により検出される。また、インテークマニホールド１１１を構成するコレクター部（サージタンク）の内部には、インテークマニホールド１１１内の圧力（吸気マニホールド圧力）を検出するバキュームセンサ１３０が配設されている。さらに、スロットルバルブ１１３には、該スロットルバルブ１１３の開度を検出するスロットル開度センサ９２が配設されている。

シリンダヘッドには、気筒毎に吸気ポート１２２と排気ポート１２３とが形成されている（図２では片バンクのみ示した）。各吸気ポート１２２、排気ポート１２３それぞれには、該吸気ポート１２２、排気ポート１２３を開閉する吸気バルブ１２４、排気バルブ１２５が設けられている。吸気バルブ１２４を駆動する吸気カム軸と吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カム軸とを相対回動してクランクシャフト１０ａに対する吸気カム軸の回転位相（変位角）を連続的に変更して、吸気バルブ１２４のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構１２６が配設されている。この可変バルブタイミング機構１２６により吸気バルブ１２４の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

同様に、排気カム軸と排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カム軸とを相対回動してクランクシャフト１０ａに対する排気カム軸の回転位相（変位角）を連続的に変更して、排気バルブ１２５のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構１２７が配設されている。この可変バルブタイミング機構１２７により排気バルブ１２５の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。

エンジン１０の各気筒には、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１１２が取り付けられている。インジェクタ１１２は、高圧燃料ポンプ（図示省略）により加圧された燃料を各気筒の燃焼室内へ直接噴射する。

また、各気筒のシリンダヘッドには、混合気に点火する点火プラグ１１７、及び該点火プラグ１１７に高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイル１２１が取り付けられている。エンジン１０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタ１１２によって噴射された燃料との混合気が点火プラグ１１７により点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管１１８を通して排出される。

本実施形態では、排気管１１８として、排気を干渉させないようにするために、１番シリンダ（＃１）と２番シリンダ（＃２）、３番シリンダ（＃３）と４番シリンダ（＃４）をまず合流（集合）させ、その後１本に集合した４−２−１レイアウトを採用した。なお、４−２−１レイアウトに変えて、例えば、４−１レイアウト等を採用してもよい。

排気管１１８の集合部の下流かつ後述する排気浄化触媒１２０の上流には、空燃比センサ１１９が取り付けられている。空燃比センサ１１９としては、排気ガス中の酸素濃度、未燃ガス濃度に応じた信号（すなわち混合気の空燃比に応じた信号）を出力でき、空燃比をリニアに検出することができるリニア空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）が用いられる。

ＬＡＦセンサ１１９の下流には排気浄化触媒１２０が配設されている。排気浄化触媒１２０は三元触媒であり、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行い、排気ガス中の有害ガス成分を無害な二酸化炭素（ＣＯ_２）、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）及び窒素（Ｎ_２）に清浄化するものである。

上述したエアフローメータ１１４、ＬＡＦセンサ１１９、バキュームセンサ１３０、スロットル開度センサ９２に加え、エンジン１０のカムシャフト近傍には、エンジン１０の気筒判別を行うためのカム角センサ１３２が取り付けられている。また、エンジン１０のクランクシャフト１０ａ近傍には、クランクシャフト１０ａの回転位置（回転位置の時間変化から求められる回転角速度及び回転数）を検出するクランク角センサ１３３が取り付けられている。ここで、クランクシャフト１０ａの端部には、例えば、２歯欠歯した３４歯の突起が１０°間隔で形成されたタイミングロータ１３３ａが取り付けられており、クランク角センサ１３３は、タイミングロータ１３３ａの突起の有無を検出することにより、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出する。カム角センサ１３２及びクランク角センサ１３３としては、例えば電磁ピックアップ式のものなどが用いられる。なお、クランク角センサ１３３は、特許請求の範囲に記載のエンジン回転数取得手段として機能する。

これらのセンサは、ＥＣＵ８１に接続されている。さらに、ＥＣＵ８１には、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ１３４等の各種センサも接続されている。また、ＥＣＵ８１は、ＣＡＮ７０を介して、ＨＥＶ−ＣＵ８０から、要求出力、第１モータ・ジェネレータ１１の回転数（回転速度）、第２モータ・ジェネレータ１２の回転数（回転速度）、アクセルペダル開度等の情報を受信する。

ＥＣＵ８１は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。また、ＥＣＵ８１は、インジェクタ１１２を駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブ１１３を開閉する電動モータ１１３ａを駆動するモータドライバ等を備えている。

ＥＣＵ８１では、カム角センサ１３２の出力から気筒が判別され、クランク角センサ１３３の出力から回転角速度およびエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ８１では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、吸気管負圧、混合気の空燃比、及び、エンジン１０の水温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ８１は、ＨＥＶ−ＣＵ８０からの要求出力、及び、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、及び、スロットルバルブ１１３等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を制御する。

特に、ＥＣＵ８１は、処理負荷の増大を抑制しつつ、フライホイールダンパ２０に共振が生じた場合であっても精度よく失火を判定する機能を有している。そのため、ＥＣＵ８１は、エンジン回転数演算部８１ａ、回転偏差取得部８１ｂ、平均値取得部８１ｃ、及び、失火判定部８１ｄを機能的に備えている。ＥＣＵ８１では、ＥＥＰＲＯＭなどに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、エンジン回転数演算部８１ａ、回転偏差取得部８１ｂ、平均値取得部８１ｃ、及び、失火判定部８１ｄの各機能が実現される。

エンジン回転数演算部８１ａは、ＨＥＶ−ＣＵ８０から受信した第１モータ・ジェネレータ１１（又は第２モータ・ジェネレータ１２でもよい）のモータ回転数、及び、第１モータ・ジェネレータ１１とエンジン１０との間の総ギヤ比（図１の例では、ギヤ対２１及びプラネタリギヤ３０（サンギヤ３０ａとピニオンギヤ３０ｃ）のギヤ比）に基づいて、演算によってエンジン回転数（演算エンジン回転数）を求める。なお、演算エンジン回転数は、ＨＥＶ−ＣＵ８０側で算出してＣＡＮ７０を介して受け取る構成としてもよい。すなわち、エンジン回転数演算部８１ａは、特許請求の範囲に記載のエンジン回転数演算手段として機能する。なお、求められた演算エンジン回転数は、回転偏差取得部８１ｂに出力される。

回転偏差取得部８１ｂは、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差を取得する。すなわち、回転偏差取得部８１ｂは、特許請求の範囲に記載の回転偏差取得手段として機能する。なお、取得された回転偏差は、平均値取得部８１ｃに出力される。

平均値取得部８１ｃは、所定のクランクアングル間（区間）におけるエンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差の移動平均値（回転偏差平均値）を求める。すなわち、平均値取得部８１ｃは、特許請求の範囲に記載の平均値取得手段として機能する。なお、移動平均を取る所定のクランクアングル間隔（すなわちデータ数）は、フライホイールダンパ２０の共振周波数に応じて設定される。また、所定のクランクアングル間隔（データ数）は、エンジン１０の回転数が高くなるほど大きくすることが好ましい。なぜならば、エンジン回転数が変化すると点火間隔（時間）が変化するが、共振周波数は変化しないため、共振の波を吸収するために要する点火数（データ数）が変化するためである。なお、求められた回転偏差の移動平均値は、失火判定部８１ｄに出力される。

失火判定部８１ｄは、回転偏差から、回転偏差の移動平均値を減算して減算後の回転偏差を求める。そして、失火判定部８１ｄは、該減算後の回転偏差が判定しきい値を超えた場合にエンジン１０が失火していると判定する。すなわち、失火判定部８１ｄは、特許請求の範囲に記載の失火判定手段として機能する。ここで、失火判定部８１ｄは、フライホイールダンパ２０の共振が発生し得るエンジン回転数領域（例えば、１５００〜２５００ｒｐｍ）において、上述した失火判定を実行する。

失火を判定するための判定しきい値は、失火を的確に判定するために、例えば、エンジン回転数とエンジン負荷（例えば吸入空気量から求められる）とに応じて定められる。なぜならば、エンジン回転数が変化すると慣性力の影響で回転偏差の出方が変わることと、エンジン１０の出力トルクが変化すると失火したときの変動量が変化するためである。ここで、ＥＣＵ８１のＥＥＰＲＯＭ等には、エンジン回転数とエンジン負荷（例えば吸入空気量）と判定しきい値との関係を記憶したマップ（判定しきい値マップ）が記憶されている。失火判定部８１ｄでは、エンジン回転数とエンジン負荷（吸入空気量）とによって判定しきい値マップを検索することにより判定しきい値を取得する。

また、判定しきい値は、誤判定を防止するために、エンジン１０の冷却水温度に応じて補正（水温補正）される。なぜならば、冷態時は燃料の霧化が悪くなり（すなわち燃焼が悪くなり）、エンジン回転数が変動しやすいためである。さらに、誤判定を防止する観点から、失火判定部８１ｄは、エンジン１０が一時停止された後、エンジン１０が再始動されとき（例えば、燃料カットやアイドリングストップからの復帰時など）に、失火判定の実行を再開するまでに所定のディレイ時間を設けることが好ましい。なぜならば、例えば燃料カットから復帰した直後などは燃焼が荒れやすく、回転偏差が大きくなる傾向があるためである。

そして、失火判定部８１ｄは、エンジン１０が失火していると判定する毎に、失火判定回数をカウントするカウンタ値をカウントアップし、該カウンタ値が所定値に達した場合に、失火異常と確定する。

なお、失火判定部８１ｄは、上述したように、減算後の回転偏差が判定しきい値を超えたか否かに応じてエンジン１０が失火しているか否かを判定することに加えて、点火タイミングに応じたクランクアングルでのエンジン回転数と、該クランクアングルに対して所定クランクアングル前（例えば、１８０°、３６０°、７２０°ＣＡ前）のエンジン回転数との差分（すなわちエンジン１０の回転変動）が所定のしきい値を超えたか否かに応じてエンジン１０が失火しているか否かを判定し、いずれか一方又は双方でエンジン１０が失火していると判定された場合にエンジン１０が失火していると判定することが好ましい。

次に、図３〜図５を併せて参照しつつ、失火判定装置１の動作について説明する。図３及び図４は、失火判定装置１による失火判定を説明するための図である（第１図及び第２図）。ここで、図３の横軸は時間（時刻）であり、縦軸は、上段から順に、リアルタイムの演算エンジン回転数（ｒｐｍ）、点火毎に平均化された演算エンジン回転数（ｒｐｍ）、エンジン回転数（ｒｐｍ）、回転偏差（ｒｐｍ）、エンジン気筒カウンタである。同様に、図４の横軸は時間（時刻）であり、縦軸は、上段から順に、回転偏差（ｒｐｍ）、回転偏差の移動平均値（ｒｐｍ）、移動平均値を減算した後の回転偏差（ｒｐｍ）、エンジン気筒カウンタである。ここで、エンジン気筒カウンタは、エンジン１０の点火タイミング毎（例えば４気筒エンジンであれば１８０°ＣＡ毎）にカウントアップ（インクリメント）されるカウンタであり、何番気筒が点火気筒であるかを示す。図５は、失火判定装置１による失火判定処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、主としてＥＣＵ８１において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

まず、図５のステップＳ１００では、エンジン回転数、及び、モータ回転数が読み込まれる。続いて、ステップＳ１０２では、エンジン回転数が、フライホイールダンパ２０の共振が発生するエンジン回転数領域（例えば１５００〜２５００ｒｐｍ）であるか否かについての判断が行われる。ここで、共振が発生するエンジン回転数領域である場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。一方、共振が発生するエンジン回転数領域でないときには、一旦、本処理から抜ける。

ステップＳ１０４では、エンジン１０が再始動されてから所定時間以上経過しているか否かについての判断が行われる。ここで、所定時間以上経過している場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、所定時間以上経過していないときには、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１０６では、まず、リアルタイムの第１モータ・ジェネレータ１１のモータ回転数、及び、第１モータ・ジェネレータ１１とエンジン１０との間の総ギヤ比から、リアルタイムの演算エンジン回転数が算出される（図３の第１段目の実線参照）。そして、リアルタイムの演算エンジン回転数が、エンジン気筒カウンタに同期して、すなわち、エンジン１０の点火毎（例えば、４気筒エンジンであれば１８０°ＣＡ毎）に平均化されて失火判定に用いられる演算エンジン回転数が取得される（図３の第２段目の破線参照）。同様に、リアルタイムのエンジン回転数が、エンジン気筒カウンタに同期して、すなわち、エンジン１０の点火毎（例えば、４気筒エンジンであれば１８０°ＣＡ毎）に平均化されて失火判定に用いられるエンジン回転数が取得される（図３の第３段目の一点鎖線参照）。

次に、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で算出されたエンジン回転数と演算エンジン回転数との偏差が取得される（図３の第４段目、及び、図４の第１段目の二点鎖線参照）。続くステップＳ１１０では、所定のクランクアングル間（区間）における回転偏差の移動平均値（フライホイールダンパ２０の前後に生じている平均的な回転差）が算出される（図４の第２段目の実線参照）。より具体的には、図４に示されるように、基準点火の前後の区間（図４の例では前後３点を含む区間（１２６０°ＣＡ））の移動平均が算出される。

続いて、ステップＳ１１２では、回転偏差から、ステップＳ１１０で算出された回転偏差の移動平均値が減算され、減算後の回転偏差が算出される（図４の第３段目の破線参照）。次に、ステップＳ１１４では、エンジン回転数とエンジン負荷（吸入空気量）とによって上述した判定しきい値マップが検索され、判定しきい値が取得される。また、ステップＳ１１４では、取得された判定しきい値に対し、冷却水温度に応じて水温補正が加えられる。

そして、ステップＳ１１６では、減算後の回転偏差の絶対値が補正後の判定しきい値よりも大きいか否かについての判断が行われる。ここで、減算後の回転偏差の絶対値が補正後の判定しきい値以下の場合には、ステップＳ１１８において正常判定がなされた後、本処理から一旦抜ける。一方、減算後の回転偏差の絶対値が補正後の判定しきい値よりも大きいときには、ステップＳ１２０に処理が移行する。

ステップＳ１２０では、失火判定回数をカウントするカウンタ値がインクリメント（カウントアップ）される。そして、ステップＳ１２２において、カウンタ値が所定値に達したか否かについての判断が行われる。ここで、カウンタ値が所定値に達していない場合には、本処理から一旦抜ける。一方、カウンタ値が所定値に達したときには、ステップＳ１２４において失火異常が確定され、その後、本処理から抜ける。

以上のようにして失火判定が行われる。なお、上述したように、減算後の回転偏差が判定しきい値を超えたか否かに応じてエンジン１０が失火しているか否かを判定することに加えて、点火タイミングに応じたクランクアングルでのエンジン回転数と、該クランクアングルに対して所定クランクアングル前（例えば、１８０°、３６０°、７２０°ＣＡ前）のエンジン回転数との差分（すなわちエンジン１０の回転変動）が所定のしきい値を超えたか否かに応じてエンジン１０が失火しているか否かを判定し、いずれか一方又は双方でエンジン１０が失火していると判定された場合に、エンジン１０が失火していると判定することが好ましい。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、エンジン回転数（回転速度）、及び、モータ回転数（回転速度）が取得され、モータ回転数、及び、第１モータ・ジェネレータ１１とエンジン１０との間の総ギヤ比に基づいて、演算によって演算エンジン回転数が求められる。そして、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差が取得され、該回転偏差が判定しきい値を超えた場合に、エンジン１０が失火していると判定される。すなわち、直接的に取得されたエンジン回転数と、フライホイールダンパ２０の下流側に設けられた第１モータ・ジェネレータ１１の回転数から演算で求められた演算エンジン回転数との偏差を取ること（比較すること）で、失火（エンジントルクの低下）による回転偏差のみを抽出することができる。その結果、処理負荷の増大を抑制しつつ、フライホイールダンパ２０に共振が生じた場合であっても精度よく失火を判定することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、所定クランクアングル間（区間）における回転偏差の移動平均値が求められ、回転偏差から移動平均値が減算されて減算後の回転偏差が求められる。そして、減算後の回転偏差が判定しきい値を超えた場合にエンジン１０が失火していると判定される。すなわち、まず、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差が所定クランクアングル間において移動平均化されて、エンジン回転数と演算エンジン回転数との潜在的なズレ量（オフセット）が算出される。そして、回転偏差から移動平均値（潜在的なズレ量）が減算され、減算後の回転偏差（瞬時回転偏差）が算出される。そのため、エンジン回転数と演算エンジン回転数との回転偏差から潜在的なズレ量（オフセット）を取り除くことで、失火のように突発的に発生する回転変化を抽出することができ、共振領域においても精度良く失火を判定することが可能となる。

本実施形態によれば、上記所定クランクアングル間隔（区間）がフライホイールダンパ２０の共振周波数に応じて設定されるため、エンジン回転数と演算エンジン回転数との潜在的なズレ量（オフセット）をより適切に算出することができる。

本実施形態によれば、上記判定しきい値がエンジン回転数とエンジン負荷とに応じて定められるため、より適切に判定しきい値を設定することができる。

ところで、冷態時にはエンジン１０の燃えが悪くなる。本実施形態によれば、水温に応じて判定しきい値が補正されるため、誤判定を防止して、より精度よく失火を判定することが可能となる。

ところで、エンジン１０の再始動直後は燃焼が比較的安定しない。本実施形態によれば、エンジン１０が再始動されたときにディレイを設けることにより、誤判定を防止することが可能となる。

また、本実施形態によれば、フライホイールダンパ２０の共振が発生し得るエンジン回転数領域において、失火判定が実行される。そのため、フライホイールダンパ２０の共振領域（共振が発生するエンジン回転領域）に限って上記失火判定を実行する構成とできるため、処理負荷の増大をより抑制することが可能となる。

本実施形態によれば、エンジン１０と第１モータ・ジェネレータ１１との回転偏差に基づいて失火を判定する手法と、エンジン１０の回転変動に基づいて失火を判定する手法とを組み合わせて失火を判定することにより、全運転領域において（すなわち捩じれ要素の共振領域以外でも）失火の判定精度を向上することが可能となる。

また、本実施形態によれば、エンジン１０が失火していると判定される毎に、失火判定回数をカウントするカウンタ値がカウントアップされ、該カウンタ値が所定値に達した場合に失火異常と確定される。そのため、誤判定を防止でき、かつ、失火の程度が排気エミッションに悪影響が出るおそれがある程度になった場合に失火異常と確定することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、本発明に係る失火判定装置１をシリーズ・パラレル・ハイブリッド車（ＨＥＶ）に適用した場合を例にして説明したが、異なる形式のハイブリッド車（例えば、パラレル・ハイブリッド車など）や、外部から充電可能なプラグイン・ハイブリッド車（ＰＨＥＶ）にも適用することができる。また、上記実施形態では、２つの電動モータ（第１モータ・ジェネレータ１１及び第２モータ・ジェネレータ１２）を有していたが、電動モータの数は２つ（２モータ）には限られず、１つ（１モータ）、又は３つ（３モータ）以上であってもよい。同様に、複数のギヤやシャフトから構成される駆動系の構成は、上記実施形態には限られない。

また、上記実施形態では、本発明に係る失火判定装置１を４気筒エンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、４気筒エンジンに限られることなく、適用することができる。さらに、本発明は、水平対向型のエンジンに限られず、直列型やＶ型等のエンジンにも適用することができる。同様に、上記実施形態では、本発明を筒内噴射式のエンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、ポート噴射式のエンジン等にも適用することができる。

また、ＨＥＶ−ＣＵ８０やＥＣＵ８１等のコントローラのシステム構成、及び、各コントローラの機能分担等は上記実施形態に限られない。さらに、上記実施形態では、本発明をＡＷＤ車（全輪駆動車）に適用した場合を例にして説明したが、本発明は、例えば２ＷＤ車（ＦＦ車やＦＲ車）にも適用することもできる。

１ 失火判定装置
１０ エンジン
１１ 第１モータ・ジェネレータ
１２ 第２モータ・ジェネレータ
２０ フライホイールダンパ（捩じれ要素）
３０ 駆動力分割機構
４０ 駆動用リダクションギヤ機構
４１ モータ・リダクションギヤ
４３ 駆動用リダクションギヤ
５０ プロペラシャフト
５１ トランスファクラッチ
５２ リヤデファレンシャル
６０ フロントドライブシャフト
６２ フロントデファレンシャル
７０ ＣＡＮ
８０ ＨＥＶ−ＣＵ
８１ ＥＣＵ
８１ａ エンジン回転数演算部
８１ｂ 回転偏差取得部
８１ｃ 平均値取得部
８１ｄ 失火判定部
８２ ＰＣＵ
９１ アクセルペダルセンサ
９２ スロットル開度センサ
９３ Ｇセンサ（加速度センサ）
９４ 車速センサ（車輪速センサ）
９５ 回転数センサ
９７，９８ レゾルバ
１１２ インジェクタ
１１３ 電子制御式スロットルバルブ
１１４ エアフローメータ
１１７ 点火プラグ
１１９ 空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）
１３２ カム角センサ
１３３ クランク角センサ
１３３ａ タイミングロータ
１３４ 水温センサ

Claims (9)

1. エンジンが捩じれ要素を介して車軸側に接続されるとともに、該車軸と電動モータとがトルク伝達可能に接続されたハイブリッド車両において前記エンジンの失火を判定する失火判定装置であって、
   前記エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
   前記電動モータのモータ回転数を取得するモータ回転数取得手段と、
   前記モータ回転数、及び、前記電動モータと前記エンジンとの間の総ギヤ比に基づいて、演算によって演算エンジン回転数を求めるエンジン回転数演算手段と、
   前記エンジン回転数と前記演算エンジン回転数との回転偏差を取得する回転偏差取得手段と、
   前記回転偏差が判定しきい値を超えた場合に、前記エンジンが失火していると判定する失火判定手段と、を備えることを特徴とする失火判定装置。
2. 所定クランクアングル間における前記回転偏差の平均値を求める平均値取得手段をさらに備え、
   前記失火判定手段は、前記回転偏差から前記平均値を減算して減算後の回転偏差を求め、前記回転偏差に代えて減算後の回転偏差が前記判定しきい値を超えた場合にエンジンが失火していると判定することを特徴とする請求項１に記載の失火判定装置。
3. 前記所定クランクアングル間は、前記捩じれ要素の共振周波数に応じて設定されることを特徴とする請求項２に記載の失火判定装置。
4. 前記判定しきい値は、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて定められることを特徴とする請求項２又は３に記載の失火判定装置。
5. 前記判定しきい値は、前記エンジンの冷却水温度に応じて補正されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の失火判定装置。
6. 前記失火判定手段は、前記エンジンが一時停止された後、前記エンジンが再始動されたときに、失火判定の実行を再開するまでにディレイを設けることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の失火判定装置。
7. 前記失火判定手段は、前記捩じれ要素の共振が発生し得るエンジン回転数領域において、失火判定を実行することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の失火判定装置。
8. 前記失火判定手段は、前記減算後の回転偏差が前記判定しきい値を超えたか否かに応じて前記エンジンが失火しているか否かを判定することに加えて、点火タイミングに応じたクランクアングルでのエンジン回転数と、該クランクアングルに対して所定クランクアングル前のエンジン回転数との差分が所定のしきい値を超えたか否かに応じて前記エンジンが失火しているか否かを判定し、いずれか一方又は双方で前記エンジンが失火していると判定された場合に、前記エンジンが失火していると判定することを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の失火判定装置。
9. 前記失火判定手段は、前記エンジンが失火していると判定する毎に、失火判定回数をカウントするカウンタ値をカウントアップし、該カウンタ値が所定値に達した場合に、失火異常と確定することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の失火判定装置。

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