JP2009292362A - 内燃機関の失火判定装置およびハイブリッド車並びに内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の失火判定を精度良く行なう。
【解決手段】内燃機関の出力軸が遊星歯車機構を介して発電機と電動機とに接続された車両において、停車時に電動機から遊星歯車機構の歯打ちを防止するための押し当てトルクＴｐが出力されていないときには対象の気筒に対する３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分ＴＤ９０と直前に燃焼する気筒の９０度差分ＴＤ９０との和を判定用値Ｊ１として計算し（Ｓ１３０）計算した判定用値Ｊ１が閾値Ｊ１ｒｅｆより大きいときに対象の気筒が失火していると判定し（Ｓ１４０，Ｓ１５０）、電動機から押し当てトルクＴｐが出力されているときには対象の気筒に対する３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分ＴＤ９０の３６０度差分ＴＤ３６０として計算される値を判定用値Ｊ２として計算し（Ｓ１６０）計算した判定用値Ｊ２が閾値Ｊ２ｒｅｆより大きいときに対象の気筒が失火していると判定する（Ｓ１６０，Ｓ１７０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数気筒の内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、ギヤにより構成され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前記発電機の回転軸と車軸側の回転軸とに接続され該接続された３つの軸のうちいずれか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３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、停車時に前記内燃機関が運転されている状態で所定の条件が成立したときには前記３軸式動力入出力手段のギヤのガタ詰めを行なうための所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するガタ詰め制御手段と、を備えるハイブリッド車おける前記内燃機関の失火を判定する失火判定装置およびこれを備えるハイブリッド車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などのねじれ要素を介してキャリアが接続されると共に駆動軸にリングギヤが接続された遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギヤ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２００７−３１５２０７号公報

上述したタイプの車両では、停車時に駐車（パーキング）ポジションにシフト操作されたときには遊星歯車機構のギヤに歯打ち音などの異音が生じるのを防止するために電動機からガタ詰め用の所定の押し当てトルクが出力される。このとき、遊星歯車機構のリングギヤが固定された状態となることから、この状態のエンジンの回転変動は中立（ニュートラル）ポジションにシフト操作されているときなどリングギヤが固定されていない状態に対して異なるものとなり、エンジンの回転変動に基づいて失火を判定する際にその精度に影響を及ぼす。

本発明の内燃機関の失火判定装置およびハイブリッド車並びに内燃機関の失火判定方法は、内燃機関の出力軸と発電機の回転軸と車軸側の回転軸とが３軸式動力入出力手段を介して接続されると共に電動機から車軸側の回転軸に動力を入出力可能なハイブリッド車において内燃機関の失火をより精度良く判定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ハイブリッド車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、
複数気筒の内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、ギヤにより構成され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前記発電機の回転軸と車軸側の回転軸とに接続され該接続された３つの軸のうちいずれか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３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、停車時に前記内燃機関が運転されている状態で所定の条件が成立したときには前記３軸式動力入出力手段のギヤのガタ詰めを行なうための所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するガタ詰め制御手段と、を備えるハイブリッド車における前記内燃機関の失火を判定する失火判定装置であって、
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所定回転角毎の前記出力軸の回転変動を演算する回転変動演算手段と、
前記演算された回転変動の第１の所定角度の差分である第１角度差分を演算する第１角度差分演算手段と、
停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されていないときには前記演算された第１角度差分と該演算された第１角度差分に対応する気筒の直前に燃焼する気筒に対して前記演算された第１角度差分との和である第１角度差分和を演算すると共に該演算した第１角度差分和と第１の閾値との比較により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し、停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されているときには前記演算された第１角度差分の第２の所定角度の差分である第２角度差分を演算すると共に該演算した第２角度差分と第２の閾値との比較により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、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて所定回転角毎の出力軸の回転変動を演算し、演算された回転変動の第１の所定角度の差分である第１角度差分を演算し、停車時に所定の押し当てトルクが電動機から出力されていないときには演算された第１角度差分と演算された第１角度差分に対応する気筒の直前に燃焼する気筒に対して演算された第１角度差分との和である第１角度差分和を演算すると共に演算した第１角度差分和と第１の閾値との比較により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し、停車時に所定の押し当てトルクが電動機から出力されているときには演算された第１角度差分の第２の所定角度の差分である第２角度差分を演算すると共に演算した第２角度差分と第２の閾値との比較により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。この結果、電動機から所定の押し当てトルクが出力されているか否かに拘わらず内燃機関の失火を精度良く判定することができる。

こうした本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記第１の所定角度は、９０度であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の失火の判定をより適正に行なうことができる。

また、本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記第２の所定角度は、３６０度であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の失火の判定をより適正に行なうことができる。

さらに、本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記失火判定手段は、前記内燃機関がアイドリング運転されている最中に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手段であるものとすることもできる。

本発明のハイブリッド車は、
複数気筒の内燃機関と、
動力を入出力可能な発電機と、
ギヤにより構成され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前記発電機の回転軸と車軸側の回転軸とに接続され該接続された３つの軸のうちいずれか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３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記発電機および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
停車時に前記内燃機関が運転されている状態で所定の条件が成立しているときには前記３軸式動力入出力手段のギヤのガタ詰めを行なうための所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するガタ詰め制御手段と、
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と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のハイブリッド車では、上述した各態様のいずれかの本発明の失火判定装置を備えるから、本発明の失火判定装置が奏する効果、例えば、電動機からの押し当てトルクの有無に拘わらず内燃機関の失火を精度良く判定することができる効果などと同様の効果を奏することができる。

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、動力を入出力可能な発電機と、ギヤにより構成され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前記発電機の回転軸と車軸側の回転軸とに接続され該接続された３つの軸のうちいずれか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３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、停車時に前記内燃機関が運転されている状態で所定の条件が成立したときには前記３軸式動力入出力手段のギヤのガタ詰めを行なうための所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するガタ詰め制御手段と、を備えるハイブリッド車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、
（ａ）前記内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて所定回転角毎の前記出力軸の回転変動を演算し、
（ｂ）前記演算された回転変動の第１の所定角度の差分である第１角度差分を演算し、
（ｃ）停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されていないときには前記演算された第１角度差分と該演算された第１角度差分に対応する気筒の直前に燃焼する気筒に対して前記演算された第１角度差分との和である第１角度差分和を演算すると共に該演算した第１角度差分和と第１の閾値との比較により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し、停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されているときには前記演算された第１角度差分の第２の所定角度の差分である第２角度差分を演算すると共に該演算した第２角度差分と第２の閾値との比較により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、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて所定回転角毎の出力軸の回転変動を演算し、演算された回転変動の第１の所定角度の差分である第１角度差分を演算し、停車時に所定の押し当てトルクが電動機から出力されていないときには演算された第１角度差分と演算された第１角度差分に対応する気筒の直前に燃焼する気筒に対して演算された第１角度差分との和である第１角度差分和を演算すると共に演算した第１角度差分和と第１の閾値との比較により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し、停車時に所定の押し当てトルクが電動機から出力されているときには演算された第１角度差分の第２の所定角度の差分である第２角度差分を演算すると共に演算した第２角度差分と第２の閾値との比較により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。この結果、電動機から所定の押し当てトルクが出力されているか否かに拘わらず内燃機関の失火を精度良く判定することができる。

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にねじれ要素としてのダンパ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。

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８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、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の開閉タイミングを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。また、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。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。

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。なお、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モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

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。また、バッテリＥＣＵ５２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）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。

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。

実施例のハイブリッド自動車２０では、シフトレバー８１のシフトポジションＳＰとして、駐車時に用いる駐車ポジション（Ｐポジション）、後進走行用のリバースポジション（Ｒポジション）、中立のニュートラルポジション（Ｎポジション）、前進走行用の通常のドライブポジション（Ｄポジション）、アクセルオフ時にＤポジションより大きな制動力を作用させるブレーキポジション（Ｂポジション）などが用意されている。

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。

また、実施例のハイブリッド自動車２０では、停車時にシフトレバー８１がＮポジション以外のポジション即ちＰポジションやＤポジション，Ｒポジションに操作されているときには、エンジンのトルク脈動に伴って動力分配統合機構３０（遊星歯車機構）に歯打ち音が生じるのを防止するためのトルク（押し当てトルクＴｐ）がモータＭＧ２から出力されるようモータＭＧ２が駆動制御されている。

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により実行される停車時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、車速センサ８８により検出される車速Ｖが所定車速（例えば、時速１ｋｍや時速２ｋｍなど）以下などの停車時で且つエンジン２２がアイドリング運転しているときに所定時間毎に繰り返し実行される。

停車時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やエンジン２２の回転数Ｎｅ，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、エンジン２２の回転数Ｎｅは、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に基づいて計算されたものを用いることができる。また、３０度回転所要時間Ｔ３０（ＣＡ）は、図４のＴ３０演算処理に示すように、基準となるクランク角から３０度毎のクランク角ＣＡとそのクランク角ＣＡを検出した検出時刻ｔを入力し（ステップＳ２００）、入力した検出時刻ｔと３０度前のクランク角ＣＡの検出時刻（前回時刻）との差分を計算する（ステップＳ２１０）、ことにより求めることができる。ここで、３０度回転所要時間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。

こうして３０度回転所要時間Ｔ３０を入力すると、各気筒の燃焼工程における所定角（例えば、圧縮上死点から３０度や６０度など）に対応する３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分として９０度差分ＴＤ９０を計算し（ステップＳ１１０）、Ｎ（ニュートラル）ポジション以外のポジションにシフトレバー８１が操作されているときにエンジン２２のトルク脈動に伴う動力分配統合機構３０の歯打ち音を防止するための押し当てトルクＴｐがモータＭＧ２から出力されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。押し当てトルクＴｐが出力されていないと判定されたときには、計算した９０度差分ＴＤ９０とこの９０度差分ＴＤ９０に対応する気筒の直前に燃焼する気筒に対して９０度差分ＴＤ９０（実施例では、エンジン２２を８気筒としたから、９０度前の９０度差分ＴＤ９０）として計算される値との和［ＴＤ９０＋ＴＤ９０（直前）］を判定用値Ｊ１として計算し（ステップＳ１３０）、計算した判定用値Ｊ１と閾値Ｊ１ｒｅｆとを比較し（ステップＳ１４０）、計算した判定用値Ｊ１が閾値Ｊ１ｒｅｆより大きいときには対象の気筒が失火していると判定して（ステップＳ１５０）、本処理を終了し、判定用値Ｊ１が閾値Ｊ１ｒｅｆ以下のときには対象の気筒は失火していないと判定して本処理を終了する。ここで、９０度差分ＴＤ９０は、圧縮上死点からの角度を考えれば、エンジン２２の燃焼によるピストン１３２の加速の程度から、その気筒が正常に燃焼していれば負の値となり、その気筒が失火していると正の値となる。このため、対象の気筒に対応する９０度差分ＴＤ９０と直前に燃焼する気筒に対応する９０度差分ＴＤ９０との和としての判定用値Ｊ１は、対象の気筒も直前に燃焼する気筒も正常に燃焼していれば、絶対値の大きな負の値となり、直前に燃焼する気筒は正常に燃焼したが対象の気筒が失火していると絶対値の小さな値となるから、閾値Ｊ１ｒｅｆとしてこれらを区別するための値を設定するものとすれば、対象となる気筒が失火しているか否かを適正に判定することができる。

一方、押し当てトルクＴｐがモータＭＧ２から出力されていると判定されたときには、計算した９０度差分ＴＤ９０の３６０度差分ＴＤ３６０として計算される値［ＴＤ９０−ＴＤ９０（３６０度前）］を判定用値Ｊ２として計算し（ステップＳ１６０）、計算した判定用値Ｊ２と閾値Ｊ２ｒｅｆとを比較し（ステップＳ１７０）、計算した判定用値Ｊ２が閾値Ｊ２ｒｅｆより大きいときには対象の気筒が失火していると判定して（ステップＳ１８０）、本処理を終了し、判定用値Ｊ２が閾値Ｊ２ｒｅｆ以下のときには対象の気筒は失火していないと判定して本処理を終了する。ここで、３６０度差分ＴＤ３６０は、対象となる気筒から点火順で最も遠い気筒、即ち、対象となる気筒が失火しているか否かの影響が最も表われにくい気筒における９０度差分ＴＤ９０の差分となる。こうした３６０度差分ＴＤ３６０を用いることにより、対象となる気筒が失火しているか否かをより適正に判定することができる。

このように、モータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているか否かにより失火判定処理を切り替えるのは、エンジン２２のクランクシャフト２６が遊星歯車機構としての動力分配統合機構３０を介してモータＭＧ１とモータＭＧ２とに接続されているハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の複数気筒のうち一つが連続的に失火すると、モータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているか否か即ちモータＭＧ２側が固定されているか否かによりエンジン２２の回転変動が異なって現われることが実験的に確かめられたことによる。従って、モータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているか否かにより実行する失火判定処理を切り替えることにより、対象の気筒の失火を精度良く判定することができる。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、停車時でエンジン２２がアイドリング運転しているときにシフトレバー８１がＮ（ニュートラル）ポジションに操作されるなどモータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されていないときには対象の気筒に対応する３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分としての９０度差分ＴＤ９０と直前に燃焼する気筒に対応する９０度差分ＴＤ９０として計算される値との和［ＴＤ９０＋ＴＤ９０（直前）］を判定用値Ｊ１として計算すると共に計算した判定用値Ｊ１と閾値Ｊ１ｒｅｆとを比較することにより対象の気筒に失火が生じているかを判定し、シフトレバー８１がＮポジション以外のポジションに操作されるなどモータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているときには対象の気筒に対応する３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分として９０度差分ＴＤ９０の３６０度差分ＴＤ３６０として計算される値［ＴＤ９０−ＴＤ９０（３６０度前）］を判定用値Ｊ２として計算すると共に計算した判定用値Ｊ２と閾値Ｊ２ｒｅｆとを比較することにより対象の気筒に失火が生じているか否かを判定するから、モータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているか否かに拘わらず対象の気筒の失火を精度良く判定することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０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度回転所要時間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度回転所要時間Ｔ５や１０度回転するのに要する時間として１０度回転所要時間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よい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、対象の気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分ＴＤ９０を計算すると共に計算した９０度差分ＴＤ９０を用いて失火の判定を行なうものとしたが、対象の気筒の３０度回転所要時間Ｔ３０の６０度差分ＴＤ６０などの他の所定角度差分を用いて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では、停車時にモータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているか否かを判定することにより失火判定処理を切り替えるものとしたが、シフトレバー８１がＮ（ニュートラル）ポジションか否かを判定することにより失火判定処理を切り替えるものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているときには対象の気筒に対応する３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分ＴＤ９０の３６０度差分ＴＤ３６０を用いて失火の判定を行なうものとしたが、３６０度差分ＴＤ３６０に代えて、今回の９０度差分ＴＤ９０と今回から１２０度前の９０度差分ＴＤ９０との差分である１２０度差分ＴＤ１２０などを用いて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では、８気筒のエンジン２２のいずれかの気筒の失火を判定するものとしたが、６気筒のエンジンのいずれかの気筒の失火を判定するものとしたり、４気筒のエンジンのいずれかの気筒の失火を判定するものとするなど、複数気筒のエンジンのいずれかの気筒の失火を判定するものであれば、気筒数はいくつでも構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０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。

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、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」に相当し、バッテリ５０が「蓄電手段」に相当し、シフトレバー８１がＮ（ニュートラル）ポジション以外のポジション即ちＰ（パーキング）ポジションやＤ（ドライブ）ポジション，Ｒ（リバース）ポジションに操作されているときにモータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されるようモータＭＧ２を駆動制御するモータＥＣＵ４０が「ガタ詰め制御手段」に相当し、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が「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からの整形波に基づいてクランクシャフト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を演算するＴ３０演算処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「回転変動演算手段」に相当し、３０度回転所要時間Ｔ３０の９０度差分ＴＤ９０を演算するエンジンＥＣＵ２４が「第１角度差分演算手段」に相当し、停車時にモータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されていないときには対象の気筒に対応する９０度差分ＴＤ９０と対象の気筒の直前に燃焼する気筒に対応する９０度差分ＴＤ９０との和を判定用値Ｊ１として計算すると共に計算した判定用値Ｊ１と閾値Ｊ１ｒｅｆとを比較することにより対象の気筒が失火しているか否かを判定する第１失火判定処理を実行し、停車時にモータＭＧ２から押し当てトルクＴｐが出力されているときには９０度差分ＴＤ９０の３６０度差分ＴＤ３６０を計算すると共に計算した３６０度差分ＴＤ３６０と閾値Ｊ２ｒｅｆとを比較することにより対象の気筒が失火しているか否かを判定する第２失火判定処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「失火判定手段」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６気筒の内燃機関に限定されるものではなく、４気筒或いは８気筒のエンジンとしたり、燃料も水素とするなど、如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「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作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され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軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「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。

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、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。 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により実行される停車時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。 エンジンＥＣＵ２４により実行されるＴ３０演算処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０ 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、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 複数気筒の内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、ギヤにより構成され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前記発電機の回転軸と車軸側の回転軸とに接続され該接続された３つの軸のうちいずれか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３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、停車時に前記内燃機関が運転されている状態で所定の条件が成立したときには前記３軸式動力入出力手段のギヤのガタ詰めを行なうための所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するガタ詰め制御手段と、を備えるハイブリッド車における前記内燃機関の失火を判定する失火判定装置であって、
   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所定回転角毎の前記出力軸の回転変動を演算する回転変動演算手段と、
   前記演算された回転変動の第１の所定角度の差分である第１角度差分を演算する第１角度差分演算手段と、
   停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されていないときには前記演算された第１角度差分と該演算された第１角度差分に対応する気筒の直前に燃焼する気筒に対して前記演算された第１角度差分との和である第１角度差分和を演算すると共に該演算した第１角度差分和と第１の閾値との比較により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し、停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されているときには前記演算された第１角度差分の第２の所定角度の差分である第２角度差分を演算すると共に該演算した第２角度差分と第２の閾値との比較により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、
   を備える内燃機関の失火判定装置。
2. 前記第１の所定角度は、９０度である請求項１記載の内燃機関の失火判定装置。
3. 前記第２の所定角度は、３６０度である請求項１または２記載の内燃機関の失火判定装置。
4. 前記失火判定手段は、前記内燃機関がアイドリング運転されている最中に前記内燃機関のいずれの気筒が失火しているか否かを判定する手段である請求項１ないし３いずれか１項に記載の内燃機関の失火判定装置。
5. 複数気筒の内燃機関と、
   動力を入出力可能な発電機と、
   ギヤにより構成され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前記発電機の回転軸と車軸側の回転軸とに接続され該接続された３つの軸のうちいずれか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３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、
   前記発電機および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、
   停車時に前記内燃機関が運転されている状態で所定の条件が成立しているときには前記３軸式動力入出力手段のギヤのガタ詰めを行なうための所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するガタ詰め制御手段と、
   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、
   を備えるハイブリッド車。
6. 複数気筒の内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、ギヤにより構成され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前記発電機の回転軸と車軸側の回転軸とに接続され該接続された３つの軸のうちいずれか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３軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、前記発電機および前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段と、停車時に前記内燃機関が運転されている状態で所定の条件が成立したときには前記３軸式動力入出力手段のギヤのガタ詰めを行なうための所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するガタ詰め制御手段と、を備えるハイブリッド車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、
   （ａ）前記内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて所定回転角毎の前記出力軸の回転変動を演算し、
   （ｂ）前記演算された回転変動の第１の所定角度の差分である第１角度差分を演算し、
   （ｃ）停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されていないときには前記演算された第１角度差分と該演算された第１角度差分に対応する気筒の直前に燃焼する気筒に対して前記演算された第１角度差分との和である第１角度差分和を演算すると共に該演算した第１角度差分和と第１の閾値との比較により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し、停車時に前記所定の押し当てトルクが前記電動機から出力されているときには前記演算された第１角度差分の第２の所定角度の差分である第２角度差分を演算すると共に該演算した第２角度差分と第２の閾値との比較により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
   内燃機関の失火判定方法。

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