JP7318621B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents
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Description
1.複数の気筒を有した内燃機関に適用され、前記複数の気筒のうちの一部の気筒における混合気の燃焼制御を停止させる停止処理と、失火の有無の判定対象に関する回転変動量の大きさに基づき失火の有無を判定する判定処理と、を実行し、前記判定処理は、前記回転変動量の大きさを、前記回転変動量に依存しない判定値を用いて評価することによって失火の有無を判定する処理であって、且つ、前記停止処理が実行される場合、前記停止処理が実行されていない第1の気筒と第2の気筒とで、前記判定値を各別に設定する停止時用設定処理を含み、前記回転変動量は、瞬時速度変数の変化量であり、前記瞬時速度変数は、圧縮上死点の出現間隔以下の回転角度領域をクランク軸が回転する際の速度を示す変数である内燃機関の失火検出装置である。
以下、第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図1に示すように、内燃機関10は、4つの気筒#1~#4を備える。内燃機関10の吸気通路12には、スロットルバルブ14が設けられている。吸気通路12の下流部分である吸気ポート12aには、吸気ポート12aに燃料を噴射するポート噴射弁16が設けられている。吸気通路12に吸入された空気やポート噴射弁16から噴射された燃料は、吸気バルブ18の開弁に伴って、燃焼室20に流入する。燃焼室20には、筒内噴射弁22から燃料が噴射される。また、燃焼室20内の空気と燃料との混合気は、点火プラグ24の火花放電に伴って燃焼に供される。そのときに生成される燃焼エネルギは、クランク軸26の回転エネルギに変換される。
噴射弁操作処理M24は、ポート噴射弁16および筒内噴射弁22から噴射される燃料の量が要求噴射量Qdに応じた値となるようにポート噴射弁16および筒内噴射弁22を操作すべく、ポート噴射弁16および筒内噴射弁22にそれぞれ操作信号MS2,MS3を出力する処理である。
補償トルク算出処理M30は、再生処理M28が実行される場合、補償トルクΔTmg2を算出する処理である。補償トルクΔTmg2は、再生処理M28によって内燃機関10の一部の気筒で燃焼制御を停止することに起因した内燃機関10のクランク軸26の1燃焼サイクル周期のトルク変動を補償するために、第2モータジェネレータ54が生成するトルクである。
図3に、制御装置70が実行する別の処理の手順を示す。図3に示す処理は、ROM74に記憶されたプログラムをCPU72がたとえば30°CA周期で繰り返し実行することにより実現される。なお、以下では、先頭に「S」が付与された数字によって各処理のステップ番号を表現する。
なお、CPU72は、S32,34の処理を完了する場合と、S14,S26の処理において否定判定する場合と、S18の処理において肯定判定する場合とには、図3に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで、本実施形態の作用および効果について説明する。
(1)再生処理が実行される場合、燃焼制御が実行される気筒の判定値Δthを、互いに独立に設定した。これにより、燃焼制御の停止対象となる気筒との圧縮上死点の出現間隔の大小に応じてクランク軸26の回転挙動が異なる場合であっても、失火の有無を判定するうえで適切な判定値Δthを設定できる。
以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。以下では、「課題を解決するための手段」の欄に記載した解決手段の番号毎に、対応関係を示している。[1]停止処理は、再生処理M28に対応する。判定処理は、S22~S30,S34の処理に対応する。停止時設定処理は、図4のS44~S54の処理や、図5のS44~S48,S60~S112の処理に対応する。回転変動量は、回転変動量ΔT30に対応し、瞬時速度変数は、時間T30に対応する。[2]第1の気筒は、S44の処理において肯定判定されたときの気筒に対応し、第2の気筒は、S46の処理において肯定判定されたときの気筒に対応する。[3]停止処理が実行されない場合の判定値は、S42の処理が実行される場合の判定値Δthに対応する。[4]負荷を示す変数は、充填効率ηに対応する。[5]図5の処理に対応する。[6]電動機は、第2モータジェネレータ54に対応する。補償トルク操作処理は、第2要求トルクTmg2*に補償トルクΔTmg2が重畳されているときの第2インバータ操作処理M18に対応する。[7]比較用の回転変動量は、回転変動量ΔT30[4]に対応する。
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、圧縮上死点間の間隔以下のクランク角度領域におけるクランク軸26の回転速度を示す変数である瞬時速度変数を定義するクランク角度領域を30°CAとしたが、これに限らない。たとえば、10°CAであってもよく、またたとえば圧縮上死点間の間隔自体であってもよい。
「回転変動量について」
・上記実施形態では、回転変動量ΔT30を、120°CA離間した瞬時速度変数同士の差としたが、これに限らない。たとえば、90°CA離間した瞬時速度変数同士の差としてもよい。
「停止時用設定処理について」
・図4および図5の処理では、再生処理時に、燃焼制御を停止する気筒以外の気筒のそれぞれで各別に、再生処理を実行しないときとは独立の判定値Δthを設定したが、これに限らない。たとえば、S52の処理において肯定判定された場合には、S42の処理に移行し、判定値Δthを、基準値MAP0としてもよい。またたとえば、S48,S52の処理のいずれかにおいて肯定判定された場合には、S42の処理に移行し、判定値Δthを、基準値MAP0としてもよい。
・上記実施形態では、判定対象となる気筒に関する回転変動量ΔT30[0]との比較用の回転変動量を、720°CAだけ遅角側の回転変動量ΔT30[4]としたが、これに限らない。360CAの整数倍の角度間隔だけ離間した回転変動量ΔT30を用いることで、クランクロータ40の公差等の影響が判定精度に及ぶことを抑制できる。なお、特定の気筒で失火が生じる頻度が大きい異常の有無を判定する場合には、360°CAの整数倍であって、720°CAの整数倍とならない角度間隔だけ離間した回転変動量ΔT30を比較用の回転変動量とすることが望ましい。ただし、その場合、回転変動量ΔT30に燃焼制御の停止対象となる気筒の瞬時速度変数の影響が及ぶことを抑制できるように設定することが望ましい。これはたとえば、下記「再生処理について」欄に記載したように、燃焼制御の停止対象とする気筒を頻繁に変更する場合において、同気筒の影響を抑制できる回転変動量を比較用の回転変動量として選択することで実現できる。なお、燃焼制御の停止対象となる気筒の瞬時速度変数の影響を抑制するうえでは、同気筒の圧縮上死点から次の圧縮上死点までの角度間隔における瞬時速度変数の値を用いることなく算出される回転変動量を選択すればよい。
・失火の有無の判定対象となる気筒に関する回転変動量と比較用の回転変動量との相対的な大きさとしては、失火の有無の判定対象となる気筒に関する回転変動量と比較用の回転変動量との差によって定量化されるものに限らず、たとえば比によって定量化してもよい。その場合、失火の有無の判定対象となる気筒に関する回転変動量と比較用の回転変動量との比と判定値との大小比較によって失火の有無を判定すればよい。
・上記実施形態では、1度の再生処理の期間では、燃焼制御を停止する気筒を固定する例を示したが、これに限らない。たとえば、上記のように内燃機関の気筒数が4気筒の場合において、5ストロークに1度燃焼制御を停止するなどしてもよい。こうした設定によれば、燃焼制御の停止間隔を調整できることから、たとえば、駆動系の共振周波数と燃焼制御の停止間隔に応じた周波数とが一致することを抑制する目的等に利用できる。
・停止処理としては、再生処理に限らない。たとえば、内燃機関10の出力を調整するために一部の気筒における燃料の供給を停止する処理であってもよい。またたとえば、1部の気筒において異常が生じた場合に、その気筒における燃焼制御を停止する処理であってもよい。またたとえば、三元触媒32の酸素吸蔵量が規定値以下となる場合に、一部の気筒のみ燃焼制御を停止し、残りの気筒における混合気の空燃比を理論空燃比とする制御を実行する処理であってもよい。
・上記実施形態では、失火が生じたと判定する場合、警告灯100を用いた報知処理を実行したが、報知処理としては、視覚情報を出力する装置を操作対象とする処理に限らず、たとえば聴覚情報を出力する装置を操作対象とする処理であってもよい。
・堆積量DPMの推定処理としては、図2において例示したものに限らない。たとえば、GPF34の上流側と下流側との圧力の差と吸入空気量Gaとに基づき堆積量DPMを推定してもよい。具体的には、圧力の差が大きい場合に小さい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定し、圧力の差が同一であっても、吸入空気量Gaが小さい場合に大きい場合よりも堆積量DPMを大きい値に推定すればよい。ここで、GPF34の下流側の圧力を一定値とみなす場合、差圧に代えて上記圧力Pexを用いることができる。
・GPF34としては、三元触媒が担持されたフィルタに限らず、フィルタのみであってもよい。また、GPF34としては、排気通路30のうちの三元触媒32の下流に設けられるものに限らない。また、後処理装置がGPF34を備えること自体必須ではない。たとえば後処理装置が三元触媒32のみからなる場合であっても、その再生処理時において後処理装置の昇温が必要となるなら、上記実施形態やそれらの変更例に例示した処理を実行することが有効である。
・制御装置としては、CPU72とROM74とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理するたとえばASIC等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、制御装置は、以下の(a)~(c)のいずれかの構成であればよい。(a)上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するROM等のプログラム格納装置とを備える。(b)上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。(c)上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。
・内燃機関の気筒数は4つに限らず、たとえば、6個でもよく、またたとえば8個でもよい。
・内燃機関としては、ガソリン機関のような火花点火式内燃機関に限らず、たとえば燃料を軽油とする圧縮着火式内燃機関等であってもよい。
・車両としては、シリーズ・パラレルハイブリッド車に限らず、たとえばパラレルハイブリッド車やシリーズハイブリッド車であってもよい。もっとも、ハイブリッド車に限らず、たとえば、車両の動力発生装置が内燃機関10のみの車両であってもよい。
26…クランク軸
32…三元触媒
34…GPF
40…クランクロータ
42…歯部
44…欠け歯部
70…制御装置
Claims (7)
- 複数の気筒を有した内燃機関に適用され、
前記複数の気筒のうちの一部の気筒における混合気の燃焼制御を停止させる停止処理と、
失火の有無の判定対象に関する回転変動量の大きさに基づき失火の有無を判定する判定処理と、を実行し、
前記判定処理は、前記回転変動量の大きさを、判定値を用いて評価することによって失火の有無を判定する処理であって、且つ、前記停止処理が実行される場合、前記停止処理が実行されていない第1の気筒と第2の気筒とで、前記判定値を各別に設定する停止時用設定処理を含み、
前記回転変動量は、瞬時速度変数の変化量であり、
前記瞬時速度変数は、圧縮上死点の出現間隔以下の回転角度領域をクランク軸が回転する際の速度を示す変数である内燃機関の失火検出装置。 - 前記第1の気筒の圧縮上死点は、前記停止処理の対象となる気筒の圧縮上死点の次に出現する圧縮上死点であり、
前記第2の気筒の圧縮上死点は、前記第1の気筒の圧縮上死点の次に出現する圧縮上死点である請求項1記載の内燃機関の失火検出装置。 - 前記停止時用設定処理は、前記第1の気筒の判定値と前記第2の気筒の判定値とを、停止処理が実行されていない場合の判定値とは独立に設定する請求項1または2記載の内燃機関の失火検出装置。
- 前記停止時用設定処理は、前記判定値を、前記内燃機関の負荷を示す変数である負荷変数と前記クランク軸の回転速度との2つの変数のうちの少なくとも1つに基づき可変設定する処理を含む請求項1~3のいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置。
- 前記停止処理は、前記燃焼制御の停止対象とする気筒を変更する処理を含み、
前記停止時用設定処理は、失火の判定対象の気筒の圧縮上死点と前記停止処理の対象となる気筒の圧縮上死点との角度間隔に応じて前記判定値を異なる値に設定する処理と、前記失火の判定対象の気筒の圧縮上死点と前記停止処理の対象となる気筒の圧縮上死点との角度間隔が同一であっても前記判定対象となる気筒が異なる場合に前記判定値を異なる値に設定する処理と、を含む請求項1~4のいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置。 - 前記クランク軸には、電動機のトルクが伝達可能とされており、
前記一部の気筒の圧縮上死点後の所定期間におけるトルクの不足を補償するための補償トルクが重畳されたトルク指令値を入力として前記電動機のトルクを操作する補償トルク操作処理を実行する請求項1~5のいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置。 - 前記判定処理は、失火の有無の判定対象となる気筒に関する前記回転変動量と比較用の前記回転変動量との相対的な大きさと前記判定値との大小比較に基づき前記失火の有無を判定する処理を含み、
前記比較用の前記回転変動量は、前記停止処理の対象となる気筒に関する前記回転変動量とは異なる前記回転変動量である請求項1~6のいずれか1項に記載の内燃機関の失火検出装置。
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