WO2007129657A1 - 内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法 Download PDF

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Takashi Suzuki
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine device, a misfire determination method for an internal combustion engine, and a vehicle equipped with the internal combustion engine device, and more specifically, a multi-cylinder internal combustion engine capable of outputting power to a drive shaft via a torsion element.
  • the present invention relates to a misfire determination method for a multi-cylinder internal combustion engine capable of outputting power to a drive shaft through a torsion element, and a vehicle equipped with the internal combustion engine device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-65402
  • vibration suppression control is performed by a motor as in the above-described device, it is difficult to determine misfire by the conventional misfire determination method. It is not limited to control.
  • the entire transmission including the damper may depend on the operating point of the engine. Resonates, making misfire determination difficult.
  • An internal combustion engine device, a misfire determination method for an internal combustion engine, and a vehicle according to the present invention are One of the purposes is to more reliably determine the misfire of a multi-cylinder internal combustion engine that can output power to the drive shaft via any torsion element. Further, the internal combustion engine device, the internal combustion engine misfire determination method, and the vehicle according to the present invention accurately determine misfire of a multi-cylinder internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft via a torsion element such as a damper.
  • a torsion element such as a damper
  • An internal combustion engine device, a misfire determination method for an internal combustion engine, and a vehicle according to the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
  • An internal combustion engine device of the present invention is an internal combustion engine device having a multi-cylinder internal combustion engine capable of outputting power to a drive shaft via a torsion element, wherein the twist element is provided on the output shaft of the internal combustion engine.
  • a rotation adjusting means connected to the drive shaft and capable of adjusting the rotation speed and rotation fluctuation of the internal combustion engine, a rotational position detecting means for detecting a rotational position of the output shaft of the internal combustion engine, Rotational fluctuation calculating means for calculating rotational fluctuation of the internal combustion engine based on the detected rotational position, and an influence component on the rotational fluctuation of the internal combustion engine by adjusting the rotational speed and rotational fluctuation of the internal combustion engine by the rotational adjusting means It is determined that one of the cylinders of the internal combustion engine has misfired based on the calculated influence component calculation means, the calculated rotation fluctuation of the internal combustion engine, and the calculated influence component And a misfire determination means.
  • the internal combustion engine is calculated by calculating the rotational fluctuation of the internal combustion engine based on the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine and adjusting the rotational speed and rotational fluctuation of the internal combustion engine by the rotation adjusting means.
  • An influence component affecting the rotation fluctuation is calculated, and it is determined whether any cylinder of the internal combustion engine has misfired based on the calculated rotation fluctuation of the internal combustion engine and the calculated influence component.
  • misfire is determined in consideration of an influence component exerted on the rotation fluctuation of the internal combustion engine by the rotation adjusting means. This makes it possible to more reliably and accurately determine misfire of the internal combustion engine that outputs power to the drive shaft via the torsion element.
  • the influence component calculation means includes a torque of the rotation adjusting means obtained by solving an equation of motion for a dynamic model including the internal combustion engine, the torsion element, and the rotation adjusting means.
  • the rotational variation of the internal combustion engine with respect to the output It is also possible to calculate the influence component based on the transfer function in the influence on the motion and the amplitude and phase of the torque output of the rotation adjusting means.
  • the misfire determination means is a rotation fluctuation obtained by subtracting the calculated influence component from the calculated rotation fluctuation of the internal combustion engine. It may be a means for determining misfire based on rotational fluctuation. In this case, the misfire determination means may be a means for determining that a misfire has occurred when the reciprocal of the influence-removed rotation fluctuation is equal to or greater than a threshold value.
  • the rotation adjusting means may be means capable of inputting and outputting power to and from the output shaft and the drive shaft with input and output of electric power and power. it can.
  • the rotation adjusting means is connected to three shafts of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and the rotation shaft, and based on the power input / output to / from two of the three shafts. It may be a means provided with a three-shaft power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shaft and an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft.
  • a misfire determination method for an internal combustion engine includes a multi-cylinder internal combustion engine, connected to an output shaft of the internal combustion engine via a torsion element, and connected to a drive shaft.
  • a misfire determination method for determining misfire of the internal combustion engine in an internal combustion engine device comprising a rotation adjusting means capable of adjusting a rotation fluctuation, wherein the internal combustion engine has a rotation position of the output shaft of the internal combustion engine.
  • a rotational fluctuation is calculated, and an influence component on the rotational fluctuation of the internal combustion engine is calculated by adjusting the rotational speed and the rotational fluctuation of the internal combustion engine by the rotation adjusting means, and the calculation is performed from the calculated rotational fluctuation of the internal combustion engine. It is characterized in that it is determined whether any of the cylinders of the internal combustion engine has misfired based on the rotational fluctuation obtained by reducing the influence component.
  • the rotational fluctuation of the internal combustion engine is calculated based on the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine, and the rotational speed and rotational fluctuation of the internal combustion engine are adjusted by the rotation adjusting means.
  • Is used to calculate an influence component affecting the rotation fluctuation of the internal combustion engine, and based on the calculated rotation fluctuation of the internal combustion engine and the calculated influence component it is determined whether or not any cylinder of the internal combustion engine misfires. .
  • misfire is determined in consideration of an influence component exerted on the rotation fluctuation of the internal combustion engine by the rotation adjusting means. This allows the screw Thus, it is possible to more reliably and accurately determine misfire of the internal combustion engine that outputs power to the drive shaft via this element.
  • misfire determination method for an internal combustion engine of the present invention with respect to the torque output of the rotation adjusting means obtained by solving an equation of motion for a dynamic model including the internal combustion engine, the torsion element, and the rotation adjusting means. And calculating the influence component based on the transfer function in the influence on the rotation fluctuation of the internal combustion engine and the amplitude and phase of the torque output of the rotation adjusting means. .
  • the misfire is caused based on the rotational speed fluctuation that has been removed that is a rotational fluctuation obtained by subtracting the calculated influence component from the calculated rotational fluctuation of the internal combustion engine. It can also be a means for judging.
  • the vehicle of the present invention includes an internal combustion engine having a multi-cylinder internal combustion engine capable of outputting power to a drive shaft connected to an axle via a torsion element, and an output shaft of the internal combustion engine via the torsion element. And a rotation adjusting means connected to the drive shaft and capable of adjusting the rotation speed and rotation fluctuation of the internal combustion engine, and a rotational position detecting means for detecting the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine; A rotation fluctuation calculating means for calculating the rotation fluctuation of the internal combustion engine based on the detected rotation position; and adjusting the rotation speed and the rotation fluctuation of the internal combustion engine by the rotation adjusting means to give the rotation fluctuation of the internal combustion engine. An influence component calculating means for calculating an influence component, and an error that determines that any cylinder of the internal combustion engine has misfired based on the calculated rotation fluctuation of the internal combustion engine and the calculated influence component. Providing a fire determination means.
  • the rotational fluctuation of the internal combustion engine is calculated based on the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine, and the rotation speed of the internal combustion engine is adjusted by adjusting the rotational speed and the rotational fluctuation of the internal combustion engine by the rotation adjusting means.
  • An influence component affecting the fluctuation is calculated, and it is determined based on the calculated rotation fluctuation of the internal combustion engine and the calculated influence component whether or not the power of any cylinder of the internal combustion engine is misfiring. In other words, misfire is determined in consideration of an influence component that affects the rotation fluctuation of the internal combustion engine by the rotation adjusting means.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 that is an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an engine 22.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of misfire determination processing executed by an engine ECU 24.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of calculation processing for a required time T30 of 30 degrees.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a Bode diagram of the frequency characteristics of the effect of the output torque of the motor MG1 on the rotational fluctuation of the crankshaft 26.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a dynamic model ignoring the influence of the subsequent stage from the motor MG1.
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 120 of a modified example.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 220 of a modified example.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 equipped with an internal combustion engine device according to an embodiment of the present invention.
  • the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes a three-shaft power distribution and integration mechanism 30 connected to an engine 22 and a crankshaft 26 as an output shaft of the engine 22 via a damper 28 as a torsion element 30.
  • a motor MG1 capable of generating electricity connected to the power distribution / integration mechanism 30, a reduction gear 35 attached to the ring gear shaft 32a as a drive shaft connected to the power distribution / integration mechanism 30, and the reduction gear 35 It has a connected motor MG2 and a hybrid electronic control unit 70 that controls the entire vehicle.
  • the internal combustion engine apparatus of the embodiment mainly includes the engine 22, the power distribution and integration mechanism 30 connected to the engine 22 via the damper 28, the motor MG1, and the engine electronic control unit 24 for controlling the engine 22. To do.
  • the engine 22 is configured as a 6-cylinder internal combustion engine that can output power using a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and is cleaned by an air cleaner 12 2 as shown in FIG.
  • Air is sucked through the throttle valve 124 and gasoline is injected from the fuel injection valve 126 provided for each cylinder to mix the sucked air and gasoline.
  • This air-fuel mixture is sucked into the fuel chamber via the intake valve 128, and is explosively burned by an electric spark from the spark plug 130.
  • the reciprocating motion of the piston 132 which is pushed down by the energy, is converted into the rotational motion of the crankshaft 26. To do.
  • the exhaust from the engine 22 is discharged to the outside air through a purification device (three-way catalyst) 134 that purifies harmful components such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). .
  • CO carbon monoxide
  • HC hydrocarbons
  • NOx nitrogen oxides
  • the engine 22 is controlled by an engine electronic control unit (hereinafter referred to as engine ECU) 24.
  • the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on the CPU 24a.
  • the ROM 24b that stores processing programs
  • the RAM 24c that temporarily stores data
  • input / output ports and communication ports (not shown) are provided. Prepare.
  • the engine ECU 24 includes signals from various sensors that detect the state of the engine 22, a crank position sensor 140 that detects the rotational position of the crankshaft 23, and a water temperature sensor that detects the coolant temperature of the engine 22
  • the engine ECU 24 also provides various control signals for driving the engine 22, such as a drive signal to the fuel injection valve 126, a drive signal to the throttle motor 136 that adjusts the position of the throttle valve 124, an igniter, A control signal to the integrated idling coil 138, a control signal to the variable valve timing mechanism 150 that can change the opening / closing timing of the intake valve 128, and the like are output via the output port.
  • the engine ECU 24 communicates with the hybrid electronic control unit 70, controls the operation of the engine 22 by the control signal from the hybrid electronic control unit 70, and outputs data related to the operating state of the engine 22 as necessary. To do.
  • the power distribution and integration mechanism 30 includes an external gear sun gear 31, an internal gear ring gear 32 disposed concentrically with the sun gear 31, and the sun gear 31 and the ring gear 3. 2 and a carrier 34 that holds the plurality of pinion gears 33 so as to rotate and revolve freely, and the sun gear 31, the ring gear 32, and the carrier 34 are used as rotational elements to perform differential action. It is configured as a planetary gear mechanism to perform.
  • the crankshaft 26 of the engine 22 is connected to the carrier 34
  • the motor MG 1 is connected to the sun gear 31
  • the reduction gear 35 is connected to the ring gear 32 via the ring gear shaft 32 a.
  • the power from engine 22 input from carrier 34 is distributed according to the gear ratio between sun gear 31 and ring gear 32, and when motor MG1 functions as a motor 34
  • the power from the engine 22 input from the engine and the power from the motor MG1 input from the sun gear 31 are combined and output to the ring gear 32 side.
  • the power output to the ring gear 32 is finally output from the ring gear shaft 32a to the drive wheels 63a and 63b of the vehicle via the gear mechanism 60 and the differential gear 62.
  • Both the motor MG1 and the motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as a generator as well as a generator, and exchange power with the battery 50 via inverters 41 and 42.
  • the power line 54 connecting the inverters 41 and 42 and the notch 50 is configured as a positive and negative bus shared by the inverters 41 and 42, and is generated by either the motor MG1 or MG2. Can be consumed by other motors. Therefore, the battery 50 is charged / discharged by electric power generated from one of the motors MG1 and MG2 or insufficient electric power. If the balance of electric power is balanced by motors MG1 and MG2, battery 50 is not charged / discharged.
  • the motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as motor ECU) 40.
  • the motor ECU 40 includes signals necessary for driving and controlling the motors M Gl and MG2, such as signals from rotational position detection sensors 43 and 44 that detect the rotational positions of the rotors of the motors MG1 and MG2, and current sensors (not shown).
  • the phase current applied to the motors MG1 and MG2 detected by the above is input, and a switching control signal to the inverters 41 and 42 is output from the motor ECU 40.
  • the motor ECU 40 communicates with the hybrid electronic control unit 70 and drives and controls the motors MG1 and MG2 by the control signal from the electronic control unit 70 for the hybrid. At the same time, data on the operating state of the motors MG 1 and MG 2 is output to the electronic control unit 70 for the hybrid as required.
  • the battery 50 is managed by a battery electronic control unit (hereinafter referred to as a battery ECU) 52.
  • the notch ECU 52 is connected to a signal necessary for managing the notch 50, for example, a voltage between terminals of a voltage sensor (not shown) installed between the notch 50 terminals, and an output terminal of the notch 50.
  • the charging / discharging current from a current sensor (not shown) attached to the power line 54, the battery temperature Tb from the temperature sensor 51 attached to the battery 50, etc. are input, and the state of the battery 50 is Is output to the hybrid electronic control unit 70 by communication.
  • the battery ECU 52 also calculates the remaining capacity (SOC) based on the integrated value of the charge / discharge current detected by the current sensor in order to manage the battery 50.
  • SOC remaining capacity
  • the hybrid electronic control unit 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU 72. In addition to the CPU 72, a ROM 74 that stores a processing program, a RAM 76 that temporarily stores data, and an input (not shown). An output port and a communication port are provided.
  • the hybrid electronic control unit 70 detects the idling signal from the idling switch 80, the shift position sensor 82 that detects the operating position of the shift lever 81, and the depression amount of the accelerator pedal 83 from the shift position sensor 82. Accelerator pedal position sensor Acc, accelerator pedal position Acc, brake pedal 85 depressing amount brake pedal position sensor 86 brake pedal position BP, vehicle speed sensor 88 vehicle speed V, etc. via the input port Have been entered.
  • the hybrid electronic control unit 70 is connected to the engine ECU 24, the motor ECU 40, and the battery ECU 52 via the communication port, and the engine ECU 24, the motor ECU 40, the battery ECU 52, and various control signals and data. We are exchanging.
  • the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured as described above is a request to be output to the ring gear shaft 32a as the drive shaft based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 83 by the driver.
  • Torque is calculated, and the engine 22, the motor MG1, and the motor MG2 are controlled so that the required power corresponding to the required torque is output to the ring gear shaft 32a.
  • Operation control of engine 22 and motor MG1 and motor MG2 The engine 22 is operated and controlled so that power corresponding to the required power is output from the engine 22, and all of the power output from the engine 22 is torque-converted by the power distribution and integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor MG2, and the ring gear.
  • the engine 22 outputs power that matches the torque conversion operation mode for driving and controlling the motor MG1 and motor MG2 and the required power and the power required for charging / discharging the battery 50 so that it is output to the shaft 32a.
  • the engine 22 is operated and controlled, and all or a part of the power output from the engine 22 with charging / discharging of the notch 50 is accompanied by torque conversion by the power distribution and integration mechanism 30, the motor MG1, and the motor MG2.
  • Charge / discharge operation mode that controls the motor MG1 and motor MG2 so that the required power is output to the ring gear shaft 32a.
  • Power matching the required power from the motor MG2 is a motor operation mode in which by cormorants operation control to output to the ring gear shaft 32a.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a misfire determination processing routine executed by the engine ECU 24. This routine is repeatedly executed every predetermined time.
  • the CPU 24a of the engine ECU 24 first starts the torque pulsation amplitude P and phase ⁇ in the damping control for suppressing the rotational fluctuation of the rear stage of the damper 28 by the motor MG1 and the crank position.
  • Crank angle CA from sensor 140, crank angle CA calculated by the T30 calculation process shown in Fig. 4 is the time required to rotate 30 degrees The time required for 30 degrees T30 and other data necessary for misfire determination Execute the input process (step S100).
  • the motor MG1 cancels the rotational fluctuation that is in the opposite phase to the rotational fluctuation of the rear stage of the damper 28 in order to suppress the torque fluctuation for adjusting the rotational speed Ne of the engine 22 by the motor ECU 40 and the rotational fluctuation of the rear stage of the damper 28. Since the torque as the sum of the torque is output, the amplitude P and the phase ⁇ of the torque pulsation in the vibration suppression control by the motor MG1 can be obtained from the fluctuation of the torque command Tml * of the motor MG1 by the motor ECU40.
  • the 30-degree required time T30 is the T30 calculation process illustrated in FIG.
  • crank angle CA is input every 30 degrees from the reference crank angle (step S200), and the crankshaft 26 is set to 30.
  • the crank angle CA is input every 30 degrees from the reference crank angle (step S200)
  • the crankshaft 26 is set to 30.
  • FIG. 5 shows an example of a Bode diagram of the frequency characteristics of the influence of the output torque of the motor MG1 on the rotation fluctuation of the crankshaft 26 in the hybrid vehicle 20 of the embodiment.
  • the frequency characteristics were calculated using the dynamic model shown in FIG. 6 ignoring the influence of the latter stage of the motor MG1.
  • Torsion angle per length “ ⁇ inp” is the twist angle per unit length of the input shaft of the power distribution and integration mechanism 30
  • Te is the engine torque
  • Tmgl is the output torque of the motor MG1
  • ⁇ ej And “The dot above ⁇ inpj indicates that ⁇ ej and“ ⁇ inpj are differentiated once. Since we are considering the effect of the motor MG1 on the crankshaft 26, the engine torque Te If 0 is set, Equation (3) is obtained, where “P” is the matrix on the left side of Equation (3), “A” is the matrix on the left side of the first term on the right side, and the matrix on the left side of the second term on the right side.
  • Equation (3) is expressed as “Equation (4)”.
  • the rotational angular velocity ⁇ e of the crankshaft 26 is expressed using “x” as the left half of Equation (5). If the left-hand side matrix of the left half of Equation (5) is set to “C”, Equation (5 This is the rightmost side of 5). Solving equation (4) using this relationship, we can derive equation (6) as a transfer function G (s) of the effect of output torque Tmg 1 of motor MG 1 on the rotational angular velocity (co e) of crankshaft 26. Can do.
  • the transfer function G (s) is obtained by such calculation, and the frequency characteristic is obtained therefrom. Then, this frequency characteristic and the amplitude P and position of torque pulsation in vibration suppression control by the motor MG1
  • the influence component that the phase ⁇ and force and the output torque Tmgl of the motor MG1 have on the rotation angular velocity (co e) of the crankshaft 26 is determined as the rotation fluctuation (influence component N30m) every 30 degrees.
  • Step S140 and if the required time for determination T30j is greater than the threshold value Trof, it is determined that a misfire has occurred, and the misfired cylinder is identified based on the input crank angle CA (step S). 150), the misfire judgment process is terminated, where the threshold Tref is the standard for the time required for judgment T30j.
  • Crank It is set as a value that is larger than the required time for judgment T30j when the cylinder that becomes the combustion stroke at angle CA is not misfiring, and smaller than the required time T30j for when the cylinder is misfied, and is obtained by experiment etc. be able to.
  • a cylinder that has misfired can be identified as a cylinder having a combustion stroke at a crank angle CA that is a reference for the determination time T30j that exceeds the threshold Tref.
  • the misfire determination is performed using the determination required time T30j from which the influence of the vibration suppression control by the motor MG1 is removed. Further, it is possible to more accurately and accurately determine misfire of the engine 22 that outputs power to the subsequent stage via the damper 28 as a torsion element. Therefore, even if resonance by the damper 28 occurs, misfire of the engine 22 can be determined more reliably and accurately.
  • the influence of the output torque of the motor MG1 on the rotation fluctuation of the crankshaft 26 is determined using a dynamic model that ignores the influence of the latter stage of the motor MG1.
  • the frequency characteristics are calculated, the frequency characteristics may be calculated using a dynamic model that also takes into account the effects after the motor MG1.
  • the misfire of the engine 22 is determined by using the time required for 30 degrees T30 as the time required for the crankshaft 26 to rotate 30 degrees every 30 degrees. Force required to be taken 5 degrees of time required for the crankshaft 26 to rotate 5 degrees every 5 degrees Time required for the rotation of the crankshaft 26 every 10 degrees T5 and 10 degrees It is not enough to judge misfire of engine 22 using various required time such as T10.
  • the 30-degree required time calculated using the dynamic model T30-based influence component T30m is subtracted from the 30-degree required time T30, and the determination required time T30j is calculated.
  • the time required for judgment is calculated by using T30j. It is assumed that the engine 22 is misfired.
  • the time required for 30 degrees is calculated without using the dynamic model.
  • the influence component of T30 is subtracted from the time required for 30 degrees T30 and the time required for judgment.
  • the engine 22 may be determined to be misfired by calculating the time and calculating the required time for determination.
  • the time required for 30 degrees without using a mechanical model For example, the effect of the 30-degree required T30 base on the rotational fluctuation of the crankshaft 26 with respect to the amplitude P and phase ⁇ of torque pulsation in the vibration suppression control by the motor MG1 is obtained in advance by experiments and stored as a map in the ROM 24b. Aside from that, given the amplitude P and phase ⁇ , the map force also corresponds to the 30-degree required time T30-based influence component.
  • the power connected to the crankshaft 26 of the engine 22 via the damper 28 as a torsion element and connected to the rotating shaft of the motor MG1 and the ring gear shaft 32a as the drive shaft.
  • the engine crankshaft is passed through a damper as a torsion element. Therefore, the motor MG2 is connected to the ring gear shaft 32a as illustrated in the hybrid vehicle 120 of the modified example of FIG. Engine 2 connected to a different axle (axle connected to wheels 64a, 64b in Fig.
  • the present invention is not limited to the internal combustion engine device mounted on such a hybrid vehicle, and has an internal combustion engine mounted on a non-moving facility such as an internal combustion engine mounted on a moving body other than a vehicle or a construction facility.
  • An internal combustion engine device may be used.
  • it is good also as a form of the misfire determination method of an internal combustion engine.
  • the present invention can be used in an internal combustion engine device having an internal combustion engine, an automobile manufacturing industry equipped with the internal combustion engine device, and the like.

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Abstract

力学モデルを用いて計算したモータから出力した出力トルクのクランクシャフトの回転変動に与える影響の周波数特性とモータによる制振制御の際の振幅Ｐと位相θとを用いて３０度毎のクランクシャフトが３０度回転するのに要した時間としての３０度回転数Ｎ３０ベースにおける影響成分Ｎ３０ｍを計算すると共に（Ｓ１１０）、これの逆数としての影響成分Ｔ３０ｍを３０度所要時間Ｔ３０から減じて判定用所要時間Ｔ３０ｊを計算し（Ｓ１２０，Ｓ１３０）、計算した判定用所要時間Ｔ３０ｊを閾値Ｔｒｅｆと比較してエンジンの失火を判定する（Ｓ１４０）。これにより、ダンパを介して後段に動力を出力するエンジンの失火をより確実に精度よく判定することができる。

Description

明 細 書
内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法
技術分野
[0001] 本発明は、内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法並びに内燃機関装置を 搭載する車両に関し、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判定方法並びに内燃機関装置を搭載す る車両に関する。
背景技術
[0002] 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に発電可能なモータ が取り付けられた車両において、エンジンのトルク変動をモータにより打ち消す制振 制御の際のモータのトルク補正量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)。この装置では、モータによる制振制御が実行 されて ヽな 、ときやモータによる制振制御が実行されて ヽてもエンジンが高回転高ト ルクで運転されているときには、クランク角位置での回転変動に基づいて失火を判定 し、モータによる制振制御が実行されており、且つ、エンジンが低回転で運転されて いたり低トルクで運転されているときには、制振制御の際のモータのトルク補正量に 基づ 、てエンジンの失火を判定して 、る。
特許文献 1 :特開 2001— 65402号公報
発明の開示
[0003] 上述の装置のようにモータによる制振制御を行なっているときには従来の失火判定 手法では失火を判定するのは困難となるが、失火の判定が困難となる要因としては、 こうした制振制御に限られない。例えば、エンジンのトルク変動を抑制する目的で用 いられるダンバなどのねじれ要素を介して変速機などにエンジンが接続されていると きには、エンジンの運転ポイントによってはダンパを含めた変速機全体が共振し、失 火の判定が困難となる。
[0004] 本発明の内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法並びに車両は、ダンバな 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 より確実に判定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内 燃機関の失火判定方法並びに車両は、ダンバ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精度よく判定することを目的の一 つとする。
[0005] 本発明の内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法並びに車両は、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。
[0006] 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に前記ね じれ要素を介して接続されると共に前記駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数 および回転変動を調整可能な回転調整手段と、前記内燃機関の出力軸の回転位置 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内燃機 関の回転変動を演算する回転変動演算手段と、前記回転調整手段による前記内燃 機関の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の回転変動に与える影響 成分を演算する影響成分演算手段と、前記演算された内燃機関の回転変動と前記 演算された影響成分とに基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火している と判定する失火判定手段と、を備えることを要旨とする。
[0007] 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位置に基づいて内燃 機関の回転変動を演算すると共に回転調整手段による内燃機関の回転数および回 転変動の調整によって内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し、演算した 内燃機関の回転変動と演算した影響成分とに基づいて内燃機関のいずれかの気筒 が失火しているか否かを判定する。即ち、回転調整手段による内燃機関の回転変動 に与える影響成分を考慮して失火を判定するのである。これにより、ねじれ要素を介 して駆動軸に動力を出力する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。
[0008] こうした本発明の内燃機関装置において、前記影響成分演算手段は、前記内燃機 関と前記ねじれ要素と前記回転調整手段とを含む力学モデルに対する運動方程式 を解いて得られる前記回転調整手段のトルク出力に対して前記内燃機関の回転変 動に与える影響における伝達関数と前記回転調整手段のトルク出力の振幅と位相と に基づいて前記影響成分を演算する手段であるものとすることもできる。
[0009] 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、前記演算された内 燃機関の回転変動カゝら前記演算された影響成分を減じて得られる回転変動である 影響除去済回転変動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。 この場合、前記失火判定手段は、前記影響除去済回転変動の逆数が閾値以上とな るときに失火していると判定する手段であるものとすることもできる。
[0010] さらに、本発明の内燃機関装置において、前記回転調整手段は、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手段であるものとする こともできる。この場合、前記回転調整手段は、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 、ずれ力 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。
[0011] 本発明の内燃機関の失火判定方法は、複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の 出力軸にねじれ要素を介して接続されると共に駆動軸に接続されて該内燃機関の 回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、を備え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、前記内燃機関の出力 軸の回転位置に基づいて前記内燃機関の回転変動を演算すると共に前記回転調 整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の 回転変動に与える影響成分を演算し、前記演算した内燃機関の回転変動から前記 演算した影響成分を減じて得られる回転変動に基づいて前記内燃機関のいずれか の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。
[0012] 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位置に基 づいて内燃機関の回転変動を演算すると共に回転調整手段による内燃機関の回転 数および回転変動の調整によって内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し 、演算した内燃機関の回転変動と演算した影響成分とに基づいて内燃機関のいず れかの気筒が失火している力否かを判定する。即ち、回転調整手段による内燃機関 の回転変動に与える影響成分を考慮して失火を判定するのである。これにより、ねじ れ要素を介して駆動軸に動力を出力する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。
[0013] こうした本発明の内燃機関の失火判定方法において、前記内燃機関と前記ねじれ 要素と前記回転調整手段とを含む力学モデルに対する運動方程式を解いて得られ る前記回転調整手段のトルク出力に対して前記内燃機関の回転変動に与える影響 における伝達関数と前記回転調整手段のトルク出力の振幅と位相とに基づ!/、て前記 影響成分を演算することを特徴とするものとすることもできる。
[0014] また、本発明の内燃機関の失火判定方法において、前記演算した内燃機関の回 転変動から前記演算した影響成分を減じて得られる回転変動である影響除去済回 転変動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。
[0015] 本発明の車両は、ねじれ要素を介して車軸に連結された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と、前記内燃機関の出力軸に前記ねじれ 要素を介して接続されると共に前記駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数およ び回転変動を調整可能な回転調整手段と、前記内燃機関の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内燃機関の 回転変動を演算する回転変動演算手段と、前記回転調整手段による前記内燃機関 の回転数および回転変動の調整によって該内燃機関の回転変動に与える影響成分 を演算する影響成分演算手段と、前記演算された内燃機関の回転変動と前記演算 された影響成分とに基づいて前記内燃機関のいずれかの気筒が失火していると判 定する失火判定手段と、を備えることを要旨とする。
[0016] この本発明の車両では、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関の回 転変動を演算すると共に回転調整手段による内燃機関の回転数および回転変動の 調整によって内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し、演算した内燃機関 の回転変動と演算した影響成分とに基づいて内燃機関のいずれかの気筒が失火し ている力否かを判定する。即ち、回転調整手段による内燃機関の回転変動に与える 影響成分を考慮して失火を判定するのである。これにより、ねじれ要素を介して駆動 軸に動力を出力する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。 図面の簡単な説明 [0017] [図 1]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。
[図 2]エンジン 22の構成の概略を示す構成図である。
[図 3]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。
[図 4]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。
[図 5]モータ MG1の出力トルクのクランクシャフト 26の回転変動に与える影響の周波 数特性のボード線図の一例を示す説明図である。
[図 6]モータ MG1より後段の影響を無視した力学モデルの一例を示す説明図である
[図 7]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。
[図 8]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。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 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、ェンジ 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バ 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 にダンバ 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。
[0019] 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 12 2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 、この混合気を吸気ノ レブ 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。
[0020] 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 23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、ィグナイタと一体ィ匕された イダ-ッシヨンコイル 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 能な可変ノ レブタイミング機構 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。
[0021] 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に嚙合すると共にリングギヤ 3 2に嚙合する複数のピ-オンギヤ 33と、複数のピ-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 3 0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 MG 1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から入力されるェンジ 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 およびデフアレンシャルギヤ 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を介してノ ッテリ 50と電力のやりとりを行なう。インノ ータ 41, 42とノ 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つている。したがって、バッテリ 50は、モータ M Gl, 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 5 0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 M Gl, 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、ノヽイブリ 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 MG 1 , MG2の運転状態に関するデータをノ、イブリッ ド用電子制御ユニット 70に出力する。
[0023] ノ ッテリ 50は、ノ ッテリ用電子制御ユニット（以下、ノ ッテリ ECUという） 52によって 管理されている。ノ ッテリ ECU52には、ノ ッテリ 50を管理するのに必要な信号、例え ば、ノ 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，ノ 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，ノ 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、必要に応じてノ 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、ノ 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 、る。
[0024] 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、イダ-ッシヨンスィッチ 80からのイダ-ッシ ヨン信号，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 シヨンセンサ 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 ECU 52と通信ポートを介して接続されており、エンジン ECU24ゃモータ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。
[0025] 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ノ 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。
[0026] 次に、こうして構成された実施例のノ、イブリツド自動車 20に搭載されたエンジン 22 の 、ずれかの気筒が失火して 、るか否かを判定する際の動作にっ 、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。
[0027] 失火判定処理が実行されると、エンジン ECU24の CPU24aは、まず、モータ MG1 によるダンバ 28の後段側の回転変動を抑制する制振制御におけるトルク脈動の振 幅 Pおよび位相 θ ,クランクポジションセンサ 140からのクランク角 CA,図 4に例示す る T30演算処理により演算されるクランク角 CAが 30度回転するのに要した時間であ る 30度所要時間 T30など失火判定に必要なデータを入力する処理を実行する (ステ ップ S100)。モータ MG1はモータ ECU40によってエンジン 22の回転数 Neを調整 するためのトルクとダンバ 28の後段側の回転変動を抑制するためにダンバ 28の後段 の回転変動に対して逆位相となる回転変動を打ち消すトルクとの和としてのトルクが 出力されるから、モータ MG1による制振制御におけるトルク脈動の振幅 Pおよび位相 Θは、モータ ECU40によるモータ MG1のトルク指令 Tml *の変動から得ることがで きる。 30度所要時間 T30は、エンジン ECU24により実行される図 4に例示する T30 演算処理、即ち、基準となるクランク角から 30度毎のクランク角 CAを入力し (ステップ S200)、クランクシャフト 26を 30度回転するのに要する時間によって除することにより 30度回転数 N30を計算し (ステップ S210)、計算した 30度回転数 N30の逆数をとる (ステップ S220)、ことによって得ることができる。
こうしてデータを入力すると、モータ MG1の出力トルクのクランクシャフト 26の回転 変動に与える影響の周波数特性と入力したモータ MG1による制振制御におけるトル ク脈動の振幅 Pおよび位相 Θとを用いて回転変動の 30度回転数 N30ベースの影響 成分 N30mを計算する (ステップ S110)。実施例のハイブリッド自動車 20におけるモ ータ MG1の出力トルクのクランクシャフト 26の回転変動に与える影響の周波数特性 のボード線図の一例を図 5に示す。実施例では、モータ MG1より後段の影響を無視 した図 6に示す力学モデルを用いて周波数特性を演算した。図 6中、「Ie」はエンジン 22のイナ一シャ、「Kdamp」はダンバ 28のパネ定数、「Cdamp」はダンバ 28の減衰 係数、「Iinp」は動力分配統合機構 30の入力軸 (ダンバ 28との間のシャフト）のイナ 一シャ、「Imgl」はモータ MG1のイナ一シャ、である。これを用いて 2慣性系に対して 運動方程式を立てると、次式（1) , (2)となる。式（1) , (2)中、「co e」はクランクシャフ ト 26の回転角速度、「co inp」は動力分配統合機構 30の入力軸の回転角速度、「0 e 」はクランクシャフト 26の単位長さ当たりのねじれ角、「 Θ inp」は動力分配統合機構 3 0の入力軸の単位長さ当たりのねじれ角、「Te」はエンジントルク、「Tmgl」はモータ MG1の出力トルク、「 ω ejおよび「 ω inpjの上のドットは ω ejおよび「 ω inpjを一回 微分していることを示す。いま、モータ MG1のトルクに対するクランクシャフト 26への 影響を考えているから、エンジントルク Teを値 0とおくと、式（3)となる。ここで、式（3) の左辺左側のマトリックスを「P」、右辺第 1項の左側のマトリックスを「A」、右辺第 2項 の左側のマトリックスを「B」、右辺第 1項の右側のマトリックスを「x」、モータ MG1の出 力トルク Tmglを「u」とおくと、式（3)は式 (4)として表わされる。クランクシャフト 26の 回転角速度 ω eは「x」を用いて表わすと式（5)の左半分となり、この式（5)の左半分 の右辺の左側のマトリックスを「C」とおくと、式（5)の最右辺となる。この関係を用いて 式 (4)を解くと、モータ MG 1の出力トルク Tmg 1がクランクシャフト 26の回転角速度（ co e)に及ぼす影響の伝達関数 G (s)として式 (6)を導くことができる。実施例では、こ うした計算により伝達関数 G (s)を求め、これから周波数特性を求めている。そして、 この周波数特性とモータ MG1による制振制御におけるトルク脈動の振幅 Pおよび位 相 Θと力 、モータ MG1の出力トルク Tmglがクランクシャフト 26の回転角速度（co e )に及ぼす影響成分を 30度毎の回転変動 (影響成分 N30m)として求める。
[数 1]
Ie- 0)e二 Cdamp( OJinp - 0J e)+Kdamp( Θ inp - Θ e)+Te (1 ) linp- ώ inp=Cdamp ( - Ct) inp+ ω e)+Kdamp (- Θ inp+ θ e)+Tmg1
[数 2]
Figure imgf000013_0003
Figure imgf000013_0001
[数 3]
Px = Ax十 Bu (4)
Figure imgf000013_0002
[数 4]
G(S) = C * (SI - P"' A)"'* P"' B (6) 続いて、求めた影響成分 N30mの逆数をとつて 30度所要時間 T30ベースの影響 成分 T30mを計算し (ステップ S120)、入力した 30度所要時間 T30から影響成分 T 30mを減じて判定用所要時間 T30jを計算する (ステップ S 130)。この判定用所要時 間 T30jは、モータ MG1による制振制御の影響を取り除いたもの、即ち、ダンバ 28に より共振しているときにはこのダンバ 28による共振の影響を取り除いたものとなる。そ して、判定用所要時間 T30jが閾値 Tre;fより大きいか否かを判定し (ステップ S140)、 判定用所要時間 T30jが閾値 Trofより大きいときには、失火していると判定し、入力し たクランク角 CAに基づいて失火している気筒を特定して (ステップ S 150)、失火判 定処理を終了する。ここで、閾値 Trefは、判定用所要時間 T30j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判定用所要時間 T30jより大きく 、その気筒が失火しているときの判定用所要時間 T30j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。失火している気筒は、閾値 Trefを超えた判 定用所要時間 T30jの基準となるクランク角 CAで燃焼行程となる気筒として特定する ことができる。
[0030] 以上説明した実施例の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、モータ MG1による制振制御の影響を取り除いた判定用所要時間 T30jを用 V、て失火判定するから、ねじれ要素としてのダンバ 28を介して後段に動力を出力す るエンジン 22の失火をより確実に精度よく判定することができる。したがって、ダンバ 28による共振が生じてもエンジン 22の失火をより確実に精度よく判定することができ る。
[0031] 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、モータ MG1より後 段の影響を無視した力学モデルを用 、てモータ MG 1の出力トルクのクランクシャフト 26の回転変動に与える影響の周波数特性を演算したが、モータ MG1より後段の影 響をも考慮した力学モデルを用いて周波数特性を演算するものとしてもよい。
[0032] 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度毎のクランク 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を用いてェ ンジン 22の失火を判定するものとした力 5度毎のクランクシャフト 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度毎のクランクシャフト 26が 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 2 2の失火を判定するものとしても力まわない。
[0033] 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、力学モデルを用い て計算した 30度所要時間 T30ベースの影響成分 T30mを 30度所要時間 T30から 減じて判定用所要時間 T30jを計算すると共に計算した判定用所要時間 T30jにより エンジン 22の失火を判定するものとした力 力学モデルを用いずに求めた 30度所要 時間 T30ベースの影響成分を 30度所要時間 T30から減じて判定用所要時間を計 算すると共に計算した判定用所要時間によりエンジン 22の失火を判定するもとしても よい。力学モデルを用いずに 30度所要時間 T30ベースの影響成分を求める手法と しては、例えば、モータ MG1による制振制御におけるトルク脈動の振幅 Pおよび位相 Θに対するクランクシャフト 26の回転変動に与える 30度所要時間 T30ベースの影響 を実験などにより予め求めてマップとして ROM24bに記憶しておき、振幅 Pおよび位 相 Θが与えられるとマップ力も対応する 30度所要時間 T30ベースの影響成分を導 出するものなどを挙げることができる。
[0034] 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 素としてのダンバ 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 ャ 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の失火を判 定するものとした力 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 エンジンの回転数を調整可能なモータなどに接続されているものであればよいから、 図 7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 7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 8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にダンノ 28を介して接続されたインナ一口 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 2 34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の失火を判定するもの としてちよい。
[0035] 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 なぐ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を有する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。
[0036] 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ぐ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。
産業上の利用可能性 本発明は、内燃機関を有する内燃機関装置やこれを搭載する自動車の製造産業 などに利用可能である。

Claims

請求の範囲
[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に前記ねじれ要素を介して接続されると共に前記駆動軸 に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、 前記内燃機関の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内燃機関の回転変動を演算する回転変 動演算手段と、
前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって 該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算する影響成分演算手段と、 前記演算された内燃機関の回転変動と前記演算された影響成分とに基づいて前 記内燃機関のいずれかの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、
前記影響成分演算手段は、前記内燃機関と前記ねじれ要素と前記回転調整手段 とを含む力学モデルに対する運動方程式を解いて得られる前記回転調整手段のト ルク出力に対して前記内燃機関の回転変動に与える影響における伝達関数と前記 回転調整手段のトルク出力の振幅と位相とに基づいて前記影響成分を演算する手 段である、
内燃機関装置。
[3] 請求項 1記載の内燃機関装置であって、
前記失火判定手段は、前記演算された内燃機関の回転変動から前記演算された 影響成分を減じて得られる回転変動である影響除去済回転変動に基づいて失火を 判定する手段である、
内燃機関装置。
[4] 請求項 3記載の内燃機関装置であって、
前記失火判定手段は、前記影響除去済回転変動の逆数が閾値以上となるときに 失火していると判定する手段である、 内燃機関装置。
[5] 請求項 1記載の内燃機関装置であって、
前記回転調整手段は、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手段である、
内燃機関装置。
[6] 請求項 5記載の内燃機関装置であって、
前記回転調整手段は、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 、ずれか 2軸に入出力された動力に基づ 、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、
内燃機関装置。
[7] 複数気筒の内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して接続される と共に駆動軸に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転 調整手段と、を備え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、
前記内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて前記内燃機関の回転変動を演算 すると共に前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整 によって該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算し、前記演算した内燃機 関の回転変動力 前記演算した影響成分を減じて得られる回転変動に基づいて前 記内燃機関の 、ずれかの気筒が失火して！/、るか否かを判定する、
ことを特徴とする内燃機関の失火判定方法。
[8] 請求項 7記載の内燃機関の失火判定方法であって、
前記内燃機関と前記ねじれ要素と前記回転調整手段とを含む力学モデルに対す る運動方程式を解いて得られる前記回転調整手段のトルク出力に対して前記内燃機 関の回転変動に与える影響における伝達関数と前記回転調整手段のトルク出力の 振幅と位相とに基づいて前記影響成分を演算することを特徴とする
内燃機関の失火判定方法。
[9] 請求項 7記載の内燃機関の失火判定方法であって、 前記演算した内燃機関の回転変動から前記演算した影響成分を減じて得られる回 転変動である影響除去済回転変動に基づいて失火を判定することを特徴とする 内燃機関の失火判定方法。
車両であって、
ねじれ要素を介して車軸に連結された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に前記ねじれ要素を介して接続されると共に前記駆動軸 に接続されて該内燃機関の回転数および回転変動を調整可能な回転調整手段と、 前記内燃機関の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内燃機関の回転変動を演算する回転変 動演算手段と、
前記回転調整手段による前記内燃機関の回転数および回転変動の調整によって 該内燃機関の回転変動に与える影響成分を演算する影響成分演算手段と、 前記演算された内燃機関の回転変動と前記演算された影響成分とに基づいて前 記内燃機関のいずれかの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 る早両。
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