JPWO2012046324A1 - パワートレーン、内燃機関の制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

パワートレーンは、複数の気筒が設けられたエンジンと、エンジンの出力軸に連結された第１モータジェネレータと、これらを制御するＥＣＵとを備える。エンジンにおける失火が検出されると、点火およびエンジンへの燃料の供給を停止した状態で、第１モータジェネレータを駆動することによってエンジンの出力軸が回転される。

Description

本発明は、パワートレーン、パワートレーンの制御方法および制御装置に関し、特に、複数の気筒が設けられた内燃機関を備えるパワートレーンを制御する技術に関する。

複数の気筒が設けられた内燃機関が知られている。内燃機関には、一般的に、吸気弁、排気弁およびピストンが各気筒に設けられる。一般的に、吸気弁が開かれ、排気弁が閉じられた状態でピストンが下降すると、吸気弁から空気が吸入される（吸気行程）。吸気弁および排気弁が閉じられた状態でピストンが上昇することにより、空気が圧縮される（圧縮行程）。点火プラグなどを用いて空気と燃料との混合気に点火されると、空気と燃料との混合気が燃焼し、膨張する。その結果、ピストンが下降する（燃焼行程または膨張行程）。その後、排気弁が開き、ピストンが上昇すると、排気が排出される（排気行程）。一般的な４ストロークの内燃機関では、上記の４つの行程をクランク角で７２０°毎に繰り返す。

各気筒における燃焼状態は、空気と燃料との状態に依存して変化し得る。たとえば、気温が低い場合、または湿度が高い場合などには燃焼状態が悪化し得る。燃焼状態が悪いと失火が起こり得る。失火が発生すると、４ストロークのエンジンであれば、クランク角で７２０°の間におけるクランクシャフトの回転速度（角速度）が大きく変動し得る。その結果、車体に振動が伝達され得る。このような振動は、乗員に不快感を与える。よって、失火が発生した場合には適切な対応することができるように、失火を検出することが必要である。

特開２００１−４１０９７号公報は、エンジン出力軸のトルクまたは回転数の変動状態に基づいて、エンジンの失火判定を行なうハイブリッド車両の故障診断装置を開示する。さらに、特開２００１−４１０９７号公報は、燃料噴射量を増加させ、燃料圧力を増大し、かつ点火時期を進角することなどによってエンジンの失火を抑制することを開示する。

特開２００１−４１０９７号公報

しかしながら、燃料噴射量を増加させ、燃料圧力を増大し、かつ点火時期を進角しても、エンジンの失火が速やかに抑制されるとは限らない。したがって、エンジンの失火が抑制されるまでの間は、車体が振動し得る。よって、振動をより早く小さくする技術が望まれる。

本発明は、上記の課題に鑑みて考案されたものである。本発明の目的は、失火による振動を速やかに低減するとともに、失火を抑制することである。

ある実施例のパワートレーンは、複数の気筒が設けられた内燃機関と、内燃機関の出力軸に連結された電動機と、内燃機関における失火が検出されると、点火および内燃機関への燃料の供給を停止し、点火および前記内燃機関への燃料の供給を停止したまま、電動機を駆動することによって内燃機関の出力軸を回転させる制御ユニットとを備える。

別の実施例の内燃機関の制御方法は、内燃機関における失火を検出するステップと、内燃機関における失火が検出されると、点火および内燃機関への燃料の供給を停止するステップと、点火および前記内燃機関への燃料の供給を停止したまま、内燃機関の出力軸に連結された電動機を駆動することによって内燃機関の出力軸を回転させるステップとを備える。

別の実施例の内燃機関の制御装置は、内燃機関における失火を検出するための手段と、内燃機関における失火が検出されると、点火および内燃機関への燃料の供給を停止し、点火および前記内燃機関への燃料の供給を停止したまま、内燃機関の出力軸に連結された電動機を駆動することによって内燃機関の出力軸を回転させるための手段とを備える。

失火が検出されると、点火および内燃機関への燃料の供給が停止される。すなわち、全ての気筒において、空気と燃料との混合気の燃焼が停止される。よって、内燃機関の出力軸の回転速度の変動が小さくされる。そのため、失火による振動が速やかに低減される。この状態で、電動機により内燃機関の出力軸が回転される。よって、失火を引き起こした空気が気筒から排出され、新たな空気が気筒に充填される。そのため、点火および燃料供給を再開したときに、失火を起こり難くできる。よって、失火が抑制される。

ハイブリッド車を示す概略構成図である。 エンジンを示す概略構成図である。 動力分割機構の共線図を示す図（その１）である。 動力分割機構の共線図を示す図（その２）である。 動力分割機構の共線図を示す図（その３）である。 ハイブリッド車の電気システムを示す図である。 エンジンが駆動する期間および停止する期間を示す図である。 エンジンの動作線と等パワー線とを示す図である。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 エンジンの回転速度を示す図である。 エンジン回転数、第１モータジェネレータのトルク、燃料噴射量およびクランク角を示す図(その１）である。 ＥＣＵが実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。 エンジン回転数、第１モータジェネレータのトルク、燃料噴射量およびクランク角を示す図(その２）である。 エンジン回転数、第１モータジェネレータのトルク、燃料噴射量およびクランク角を示す図(その３）である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、ハイブリッド車には、エンジン１００と、第１モータジェネレータ１１０と、第２モータジェネレータ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。なお、以下の説明においては一例として外部の電源からの充電機能を有さないハイブリッド車について説明するが、外部の電源からの充電機能を有するプラグインハイブリッド車を用いてもよい。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。

ハイブリッド車のパワートレーンは、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０、第２モータジェネレータ１２０およびこれらを制御するＥＣＵ１７０を含む。ハイブリッド車は、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。

たとえば、運転者がアクセルペダル１７２を操作した結果に応じて、エンジン１００および第２モータジェネレータ１２０が制御される。アクセルペダル１７２の操作量（アクセル開度）は、アクセル開度センサ（図示せず）により検出される。

アクセル開度が小さい場合および車速が低い場合などには、第２モータジェネレータ１２０のみを駆動源としてハイブリッド車が走行する。この場合、エンジン１００が停止される。ただし、発電などのためにエンジン１００が駆動する場合がある。

また、アクセル開度が大きい場合、車速が高い場合、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が小さい場合などには、エンジン１００が駆動される。この場合、エンジン１００のみ、もしくはエンジン１００および第２モータジェネレータ１２０の両方を駆動源としてハイブリッド車が走行する。

エンジン１００は、内燃機関である。図２に示すように、本実施の形態において、エンジン１００は、第１気筒１０１、第２気筒１０２、第３気筒１０３、第４気筒１０４が設けられた４ストロークエンジンである。なお、気筒の数は４つに限らず、５、６、８、１２などの任意の数であってもよい。

周知のように、エンジン１００においては、吸気弁（図示せず）、排気弁（図示せず）、ピストン１０５、点火プラグ１０６およびインジェクタ（図示せず）が各気筒に設けられる。各ピストン１０５は、出力軸１０８であるクランクシャフトにコンロッドを介して連結される。したがって、クランクシャフトが回転することにより、各ピストン１０５が上下に動く。燃料はインジェクタから各気筒に噴射される。

吸気弁が開かれ、排気弁が閉じられた状態でピストン１０５が下降すると、吸気弁から空気が吸入される（吸気行程）。吸気弁および排気弁が閉じられた状態でピストン１０５が上昇することにより、空気が圧縮される（圧縮行程）。点火プラグ１０６などを用いて空気と燃料との混合気に点火されると、空気と燃料との混合気が燃焼し、膨張する。その結果、ピストン１０５が下降する（燃焼行程または膨張行程）。その結果、クランクシャフトが回転せしめられる。その後、排気弁が開き、ピストン１０５が上昇すると、排気が排出される（排気行程）。各気筒には、予め定められた順序で点火される。たとえば、第１気筒１０１、第３気筒１０３、第４気筒１０４、第２気筒１０２の順に点火される。なお、点火順序はこれに限らない。

一般的な４ストロークの内燃機関では、上記の４つの行程をクランク角で７２０°毎に繰り返す。よって、７２０°の間に混合気が合計４回爆発する。その結果、各気筒で混合気が正常に燃焼すれば、エンジン１００は、クランクシャフトの回転数（エンジン回転数ＮＥ）が１２００ｒｐｍであるときに、約４０Ｈｚの振動を発する。

点火順序が連続しない２つの気筒においてのみ失火が発生すると、７２０°の間に混合気が合計２回爆発する。この場合、エンジン回転数ＮＥが１２００ｒｐｍであるときに、約２０Ｈｚの振動が発生する。エンジン回転数ＮＥが６００ｒｐｍであれば、１０Ｈｚの振動が発生する。

３つの気筒のみで失火が発生した場合には、７２０°の間に混合気が１回爆発する。１つの気筒のみで失火が発生した場合、７２０°の間に混合気が１回だけ爆発しない。すなわち、７２０°の間にクランクシャフトの回転速度（角速度）が１回だけ急減する。点火順序が連続する２つの気筒においてのみ失火が発生すると、７２０°の間に混合気が合計２回爆発するものの、７２０°のうちの前半３６０°または後半３６０°においてのみクランクシャフトの回転速度が上昇する。これらの場合、エンジン回転数ＮＥが１２００ｒｐｍであるときに、約１０Ｈｚの振動が発生すると考えられる。

このような振動は、エンジン回転数ＮＥとパワートレーンの共振周波数との差が小さいときに増幅され得る。したがって、たとえばパワートレーンの共振周波数が１０Ｈｚであれば、上記の例では、６００ｒｐｍ付近または１２００ｒｐｍの運転領域において、失火により車体が大きく振動し得る。

エンジン１００の回転速度（角速度）は、回転速度センサ（クランクポジションセンサ）１７４により検出され、検出結果を表す信号がＥＣＵ１７０に送信される。周知の通り、エンジン１００の回転速度から、エンジン回転数ＮＥ、すなわち１分当たりの出力軸１０８の回転数が算出される。

図１に戻って、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０は、動力分割機構１３０を介してエンジン１００の出力軸（クランクシャフト）１０８に連結されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１モータジェネレータ１１０を駆動させて発電する経路である。

第１モータジェネレータ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１モータジェネレータ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力はそのまま第２モータジェネレータ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。

第１モータジェネレータ１１０が発電機として作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１モータジェネレータ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１モータジェネレータ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２モータジェネレータ１２０についても同様である。

第２モータジェネレータ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２モータジェネレータ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１モータジェネレータ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。

第２モータジェネレータ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２モータジェネレータ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２モータジェネレータ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。

ハイブリッド車の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２モータジェネレータ１２０が駆動され、第２モータジェネレータ１２０が発電機として作動する。これにより第２モータジェネレータ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２モータジェネレータ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。

動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１モータジェネレータ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２モータジェネレータ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。

エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の回転数は、図３で示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。

したがって、本実施の形態においては、エンジン１００を停止し、かつ第２モータジェネレータ１２０の回転数、すなわち車速を維持したまま、第１モータジェネレータ１１０を駆動して第１モータジェネレータ１１０の出力軸１０８を回転することが可能である。たとえば、図４に示すように、エンジン１００を始動する際には、第２モータジェネレータ１２０の回転数、すなわち車速を維持したまま、エンジン１００をクランキングすべく、第１モータジェネレータ１１０を駆動して第１モータジェネレータ１１０の回転数およびエンジン回転数ＮＥを上げることが可能である。逆に、図５に示すように、第２モータジェネレータ１２０の回転数、すなわち車速を維持したまま、第１モータジェネレータ１１０の回転数およびエンジン回転数ＮＥを下げることも可能である。

図１に戻って、バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１モータジェネレータ１１０および第２モータジェネレータ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。

図６を参照して、ハイブリッド車の電気システムについてさらに説明する。ハイブリッド車には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、システムメインリレー２３０とが設けられる。

コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。

２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。

なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。

バッテリ１５０から放電された電力を第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１モータジェネレータ１１０もしくは第２モータジェネレータ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。

コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。

第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１モータジェネレータ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１モータジェネレータ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１モータジェネレータ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２モータジェネレータ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。

第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２モータジェネレータ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２モータジェネレータ１２０により発電された交流電流を直流電流に変換する。

コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。

システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に設けられる。システムメインリレー２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。システムメインリレー２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。システムメインリレー２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。

システムメインリレー２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、システムメインリレー２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、システムメインリレー２３０が開かれる。

図７を参照して、エンジン１００の制御態様についてさらに説明する。図７に示すように、ハイブリッド車の出力パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ１２０の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。

出力パワーは、ハイブリッド車の走行に用いられるパワーとして設定される。出力パワーは、たとえば、アクセル開度および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１７０により算出される。なお、出力パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、出力パワーの代わりに、トルク、加速度、駆動力およびアクセル開度などを用いるようにしてもよい。

ハイブリッド車の出力パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ１２０の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ１１０が発電した電力が第２モータジェネレータ１２０に直接供給される。

図８に示すように、エンジン１００の動作点、すなわちエンジン回転数ＮＥおよび出力トルクＴＥは、出力パワーと動作線との交点により定まる。

出力パワーは、等パワー線によって示される。動作線は、実験およびシミュレーションの結果に基づいて、開発者により予め定められる。動作線は、燃費が最適（最小）になるようにエンジン１００が駆動することができるように設定される。すなわち、動作線に沿ってエンジン１００が駆動することにより、最適な燃費が実現される。ただし、予め定められたトルクＴＥ１から予め定められたトルクＴＥ２までの区間において、動作線は、振動および騒音が減少するように設定される。なお、動作線の設定方法はこれらに限らない。

図９を参照して、本実施の形態におけるＥＣＵ１７０の機能について説明する。なお、以下に説明する機能は、ハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェアとソフトウェアとの協働によって実現してもよい。

ＥＣＵ１７０は、失火検出部３０２と、クランキング部３０４と、再開部３０６と、禁止部３０８とを備える。

失火検出部３０２は、エンジン１００における失火を検出する。たとえば、図１０に示すように、気筒間での回転変動、すなわちクランク角で７２０°の間におけるクランクシャフトの回転速度の最大値と最小値の差がしきい値以上であるか否かが判定される。回転変動がしきい値以上であると、エンジン１００における失火が検出される。失火を検出する方法はこれに限らず、種々の周知の技術を利用すればよい。

図９に戻って、クランキング部３０４は、エンジン１００における失火が検出されると、点火およびエンジン１００への燃料の供給（インジェクタからの燃料噴射）を停止し、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止したまま、第１モータジェネレータ１１０を駆動することによって、エンジン１００の出力軸１０８を回転させる。すなわち、エンジン１００がクランキングされる。

図１１に示すように、クランキング部３０４は、たとえば、クランク角で７２０°または７２０°の倍数の角度だけ、エンジン１００の出力軸１０８を回転させる。これにより、全ての気筒内の空気が入れ替えられるまで、エンジン１００の出力軸１０８が回転される。

エンジン１００の出力軸１０８を回転させる角度はこれらに限らない。７２０°よりも少ない角度だけエンジン１００の出力軸１０８を回転させてもよい。失火が発生した気筒が特定できた場合には、少なくとも、失火が発生した気筒内の空気が入れ替えられるまで、エンジン１００の出力軸１０８を回転させてもよい。失火が発生した気筒を特定する方法には公知の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。図１１における「ＭＧ」はモータジェネレータを示す。

本実施の形態において、クランキング部３０４は、エンジン回転数ＮＥが予め定められた共振領域内にある状態でエンジン１００における失火が検出されると、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止し、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止したまま、第１モータジェネレータ１１０を駆動することによってエンジン１００の出力軸１０８を回転させる。

たとえば、図１１に示すように、６００ｒｐｍを含むように定められた領域、および、１２００ｒｐｍを含むように定められた領域が、共振領域として定められる。したがって、エンジン回転数ＮＥが、６００ｒｐｍを含むように定められた領域内、または１２００ｒｐｍを含むように定められた領域内にある状態でエンジン１００における失火が検出されると、点火およびエンジン１００への燃料の供給が停止され、点火およびエンジン１００への燃料の供給が停止されたまま、第１モータジェネレータ１１０を駆動することによってエンジン１００の出力軸１０８が回転される。図１１に示す共振領域は、６００ｒｐｍ付近または１２００ｒｐｍ付近の運転領域において、失火により車体が大きく振動し得ることに鑑みて定められる。したがって、失火が発生した場合にパワートレーンの共振周波数付近の周波数の回転変動が発生し得るエンジン回転数ＮＥを共振領域として設定すればよい。

点火およびエンジン１００への燃料の供給が停止されたまま、第１モータジェネレータ１１０を駆動することによってエンジン１００の出力軸１０８が回転されている間、ＥＣＵ１７０は、第２モータジェネレータ１２０を駆動する。第２モータジェネレータ１２０は、アクセル開度等に基づいて設定される前述の出力パワーを実現するように制御される。第２モータジェネレータ１２０を駆動することによって、ハイブリッド車が継続して走行する。

図９に戻って、再開部３０６は、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止した状態で、所望のクランク角だけエンジン１００の出力軸１０８を回転させた後に、点火およびエンジン１００への燃料の供給を再開する。すなわち、インジェクタからの燃料噴射、および点火プラグ１０６による点火が再開される。したがって、エンジン１００が再始動される。

本実施の形態においては、エンジン１００を再始動した後においても出力軸１０８の回転変動がしきい値以上であると、上述した一連の処理が繰り返される。すなわち、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止した状態で、第１モータジェネレータ１１０を駆動することによって、エンジン１００が再びクランキングされる。その後、エンジン１００が再始動される。

エンジン１００を再始動する際には比較的大きな振動が発生し得るが、上述したように、本実施の形態においては、失火により車体が大きく振動し得る運転領域においてのみ、エンジン１００のクランキングされ、再始動される。したがって、失火による振動が小さい場合には、エンジン１００が継続して運転される。よって、不必要に大きな振動が発生することが回避される。

禁止部３０８は、バッテリ１５０の残存容量がしきい値よりも低い場合、第１モータジェネレータ１１０の駆動を禁止する。したがって、バッテリ１５０の残存容量がしきい値よりも低いと、失火が検出されても、点火およびエンジン１００への燃料の供給が継続され、エンジン１００はクランキングされない。すなわち、エンジン１００が継続して運転される。

また、禁止部３０８は、点火および内燃機関への燃料の供給を停止した回数が予め定められた回数より多い場合、点火および内燃機関への燃料の供給の停止を禁止する。したがって、失火が検出されたことにより点火および内燃機関への燃料の供給を停止した回数が予め定められた回数より多い場合、失火が再び検出されても、点火およびエンジン１００への燃料の供給が継続され、エンジン１００はクランキングされない。すなわち、エンジン１００が継続して運転される。

図１２を参照して、ＥＣＵ１７０が実行する処理の制御構造について説明する。
ステップ（以下ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン１００を始動する。前述したように、ハイブリッド車の出力パワーがエンジン始動しきい値以上になると、第１モータジェネレータ１１０によってエンジン１００をクランキングすることによって、エンジン１００が始動される。

その後、Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン１００の初爆が検出されたか否かを判断する。エンジン１００の初爆を検出する方法は周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。

初爆が検出されると（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、Ｓ１０４にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン回転数ＮＥが予め定められた領域内であるか否かを判定する。上述したように、本実施の形態においては、たとえば、エンジン回転数ＮＥが、６００ｒｐｍを含むように定められた領域内、または１２００ｒｐｍを含むように定められた領域内にあるか否かが判定される。

エンジン回転数ＮＥが予め定められた領域内であると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１７０は、失火が検出されたか否かを判定する。すなわち、気筒間での回転変動がしきい値以上であるか否かが判定される。

失火が検出されると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１７０は、エンジン１００の出力軸１０８の回転変動の周波数が、パワートレーンの共振周波数を含むように定められた周波数の範囲内であるか否かを判定する。たとえば、パワートレーンの共振周波数が１０Ｈｚであれば、エンジン１００の出力軸１０８の回転変動の周波数が、１０Ｈｚを含むように定められた周波数の範囲内であるか否かが判定される。回転変動の周波数は、たとえばエンジン１００の出力軸１０８の回転速度に基づいて判定される。

エンジン１００の出力軸１０８の回転変動の周波数が、パワートレーンの共振周波数を含むように定められた周波数の範囲内であると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１７０は、バッテリ１５０の残存容量がしきい値以上であるか否かを判定する。

バッテリ１５０の残存容量がしきい値以上であると（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１７０は、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止した回数がしきい値以下であるか否かを判定する。

点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止した回数がしきい値以下であると（Ｓ１１２にてＹＥＳ）、Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１７０は、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止する。Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１７０は、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止した回数を１回多くする。

Ｓ１１８にて、ＥＣＵ１７０は、第１モータジェネレータ１１０を駆動することによって、エンジン１００の出力軸１０８を回転させる。すなわち、エンジン１００がクランキングされる。上述したように、クランク角で７２０°または７２０°の倍数の角度だけ、エンジン１００がクランキングされる。

その後、Ｓ１２０にて、ＥＣＵ１７０は、点火およびエンジン１００への燃料の供給を再開する。すなわち、インジェクタからの燃料噴射、および点火プラグ１０６による点火が再開される。したがって、エンジン１００が再始動される。

バッテリ１５０の残存容量がしきい値より低い場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、または、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止した回数がしきい値より多い場合（Ｓ１１２にてＮＯ）は、Ｓ１２２にて、ＥＣＵ１７０は、点火および内燃機関への燃料の供給の停止を禁止する。したがって、エンジン１００が継続して運転される。

以上のように、本実施の形態によれば、失火が検出されると、点火およびエンジン１００への燃料の供給が停止される。すなわち、全ての気筒において、空気と燃料との混合気の燃焼が停止される。よって、エンジン１００の出力軸１０８の回転速度の変動が小さくされる。そのため、失火による振動が速やかに低減される。この状態で、第１モータジェネレータ１１０によりエンジン１００の出力軸１０８が回転される。よって、失火を引き起こした空気が気筒から排出され、新たな空気が気筒に充填される。そのため、点火および燃料供給を再開したときに、失火を起こり難くできる。よって、失火が抑制される。

その他の実施の形態
図１３に示すように、エンジン１００の出力軸回転数が前述した共振領域内にある状態でエンジン１００における失火が検出されると、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止し、点火およびエンジン１００への燃料の供給を停止したまま、第１モータジェネレータを駆動することによって共振領域外の回転数でエンジン１００の出力軸１０８を回転させるようにしてもよい。このようにすれば、失火に起因して発生し得る振動をさらに低減することができる。

この場合、図１４に示すように、点火およびエンジン１００への燃料の供給を再開した後、すなわちエンジン１００を再始動した後、エンジン１００の出力軸１０８の回転変動が予め定められた許容値以下になれば、エンジン回転数ＮＥを所望の回転数に戻すようにしてもよい。これにより、パワートレーンの共振に起因して発生する振動をさらに低減することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ エンジン、１０１ 第１気筒、１０２ 第２気筒、１０３ 第３気筒、１０４ 第４気筒、１０５ ピストン、１０６ 点火プラグ、１０８ 出力軸、１１０ 第１モータジェネレータ、１２０ 第２モータジェネレータ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ、１７２ アクセルペダル、１７４ 回転速度センサ、２００ コンバータ、２１０ 第１インバータ、２２０ 第２インバータ、２３０ システムメインリレー、３０２ 失火検出部、３０４ クランキング部、３０６ 再開部、３０８ 禁止部。

Claims (11)

1. 複数の気筒（１０１，１０２，１０３，１０４）が設けられた内燃機関（１００）と、
   前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）に連結された電動機（１１０）と、
   前記内燃機関（１００）における失火が検出されると、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止し、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止したまま、前記電動機（１１０）を駆動することによって前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させる制御ユニット（１７０）とを備える、パワートレーン。
2. 前記制御ユニット（１７０）は、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止したまま前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させた後に、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を再開する、請求項１に記載のパワートレーン。
3. 前記制御ユニット（１７０）は、少なくとも、失火が発生した気筒（１０１，１０２，１０３，１０４）内の空気が入れ替えられるまで、前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させる、請求項１に記載のパワートレーン。
4. 前記制御ユニット（１７０）は、全ての気筒（１０１，１０２，１０３，１０４）内の空気が入れ替えられるまで、前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させる、請求項１に記載のパワートレーン。
5. 前記制御ユニット（１７０）は、前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）回転数が予め定められた領域内にある状態で前記内燃機関（１００）における失火が検出されると、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止したまま、前記電動機（１１０）を駆動することによって前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させる、請求項１に記載のパワートレーン。
6. 前記制御ユニット（１７０）は、前記予め定められた領域外の回転数で前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させる、請求項５に記載のパワートレーン。
7. 前記電動機（１１０）に供給する電力を蓄える蓄電装置をさらに備え、
   前記制御ユニット（１７０）は、前記蓄電装置の残存容量がしきい値よりも低い場合、前記電動機（１１０）の駆動を禁止する、請求項１に記載のパワートレーン。
8. 前記制御ユニット（１７０）は、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止した回数が予め定められた回数より多い場合、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給の停止を禁止する、請求項１に記載のパワートレーン。
9. 車輪（１６０）に連結される、前記電動機（１１０）とは別の電動機（１２０）をさらに備え、
   前記制御ユニット（１７０）は、前記内燃機関（１００）における失火が検出されると、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止したまま、前記別の電動機（１２０）を駆動する、請求項１に記載のパワートレーン。
10. 複数の気筒（１０１，１０２，１０３，１０４）が設けられた内燃機関の制御方法であって、
    前記内燃機関（１００）における失火を検出するステップと、
    前記内燃機関（１００）における失火が検出されると、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止するステップと、
    点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止したまま、前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）に連結された電動機（１１０）を駆動することによって前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させるステップとを備える、内燃機関の制御方法。
11. 複数の気筒（１０１，１０２，１０３，１０４）が設けられた内燃機関の制御装置であって、
    前記内燃機関（１００）における失火を検出するための手段と、
    前記内燃機関（１００）における失火が検出されると、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止し、点火および前記内燃機関（１００）への燃料の供給を停止したまま、前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）に連結された電動機（１１０）を駆動することによって前記内燃機関（１００）の出力軸（１０８）を回転させるための手段とを備える、内燃機関の制御装置。

Images