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JP4123254B2 - 内燃機関の失火判定装置および内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

内燃機関の失火判定装置および内燃機関の失火判定方法 Download PDF

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JP4123254B2 JP2005217719A JP2005217719A JP4123254B2 JP 4123254 B2 JP4123254 B2 JP 4123254B2 JP 2005217719 A JP2005217719 A JP 2005217719A JP 2005217719 A JP2005217719 A JP 2005217719A JP 4123254 B2 JP4123254 B2 JP 4123254B2
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Description

本発明は、内燃機関の失火判定装置および内燃機関の失火判定方法に関し、詳しくは、内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車の内燃機関の失火判定装置およびそ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、エンジンを負荷運転している最中に一定時間すべての気筒に対して燃料カットを実行し、１気筒ずつ順番に燃料カットを解除しながら失火気筒を特定するものや（例えば、特許文献１参照）、ハイブリッド車に搭載され、エンジンを負荷運転している最中にエンジンの回転数の変動をできる限り抑制するようにモータを駆動することにより失火判定の精度を向上させるもの（例えば、特許文献２参照）、車両停止中にエンジンを一定の回転数で運転するようモータを制御することによりエンジン出力の変動要因を少なくして失火判定の精度を向上させるもの（例えば、特許文献３参照）、などが提案されている。
特開２０００−２４８９８９号公報 特開２００１−２７１６９５号公報 特開２００１−２６８７１１号公報
ハイブリッド車では、車両のエネルギ効率の向上を図る必要から、エンジンを間欠運転したり、エンジンを特定の運転範囲だけで運転したりするため、エンジンの失火判定を適正な頻度で行なうのは困難なものとなる。また、上述したような、特定の手法によってエンジンの失火判定を行なうことも考えられるが、車両の運転要求や車両の状態（特にバッテリの状態）によってはエンジンの失火判定を行なう結果、運転要求に応じることができなかったり車両の状態を悪化させる場合も生じる。
本発明の内燃機関の失火判定装置および内燃機関の失火判定方法は、ハイブリッド車に搭載された内燃機関の失火判定の頻度を高めることを目的の一つとする。また、本発明の内燃機関の失火判定装置および内燃機関の失火判定方法は、ハイブリッド車の状態に応じて搭載された内燃機関の失火判定を行なうことを目的の一つとする。さらに、本発明の内燃機関の失火判定装置および内燃機関の失火判定方法は、内燃機関の広域な運転領域で失火判定を行なうことを目的の一つとする。
本発明の内燃機関の失火判定装置および内燃機関の失火判定方法は、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。
本発明の内燃機関の失火判定装置は、
内燃機関と、該内燃機関のモータリングと該内燃機関からの動力を用いた発電とに用いられる第１電動機と、走行用の動力を出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の内燃機関の失火判定装置であって、
車両の状態を検出する状態検出手段と、
失火判定指示がなされたとき、該失火判定指示と前記検出された車両の状態とに基づいて実行可能な失火判定パターンを設定する失火判定パターン設定手段と、
前記設定された失火判定パターンに基づいて前記内燃機関の失火判定を実行する失火判定実行手段と、
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、失火判定指示がなされたときには、失火判定指示と車両の状態とに基づいて実行可能な失火判定パターンを設定すると共にこの設定した失火判定パターンに基づいて内燃機関の失火判定を実行する。したがって、車両の状態に応じた失火判定パターンにより内燃機関の失火判定を行なうことができると共に失火判定指示に応じた失火判定パターンにより内燃機関の失火判定を行なうことができる。この結果、内燃機関の広域な運転領域で失火判定を行なうことができると共に内燃機関の失火判定の頻度を高めることができる。
こうした本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記失火判定指示は複数の要因に基づく複数の失火判定指示であり、前記失火判定パターン設定手段は前記失火判定指示の要因に基づいて失火判定パターンを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、失火判定指示の要因に応じた失火判定パターンにより内燃機関の失火判定を行なうことができる。この場合、前記複数の失火判定指示は、前回の失火判定から所定時間以上経過したことを要因とする指示、前回の失火判定から所定距離以上走行したことを要因とする指示、車両のシステム起動を要因とする指示、前記内燃機関の運転の必要性が生じたことを要因とする指示、操作者による所定の失火判定操作を要因とする指示、のうちのいずれか一つを含むものとすることもできる。
また、本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記状態検出手段は前記蓄電手段の充電を要求する状態を検出する手段であり、前記失火判定パターン検出手段は、前記状態検出手段により前記蓄電手段の充電を要求する状態が検出されたときには、該蓄電手段の充電を優先する範囲内で失火判定パターンを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、蓄電手段の状態を優先するから、蓄電手段を過充電したり過放電したりすることを抑制することができる。
さらに、本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記状態検出手段は車両の車速を検出する手段であり、前記失火判定パターン検出手段は前記検出された車速に基づいて前記内燃機関の運転範囲を設定すると共に該設定した運転範囲内で失火判定パターンを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、車速に応じた内燃機関の運転範囲内で内燃機関の失火判定を行なうことができる。この結果、車速に適さない運転範囲で内燃機関を運転して失火判定をすることに起因する違和感を運転者や乗員に与えるのを抑制することができる。
あるいは、本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記状態検出手段は前記内燃機関の運転状態を検出する手段であり、前記失火判定パターン設定手段は、前記内燃機関の運転状態が負荷運転のときには該内燃機関のいずれかの気筒への燃料供給の停止を行なう失火判定パターンを設定し、前記内燃機関の運転状態が燃料供給を停止した状態でのモータリングのときには該内燃機関のいずれかの気筒への燃料供給と点火とを行なう失火判定パターンを設定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を過剰に運転するのを抑制することができる。
また、本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸と前記第１電動機の回転軸とに接続された３軸を有し、該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３軸式動力入出力手段を備えるものとすることもできる。
本発明のハイブリッド車の内燃機関の失火判定方法は、
内燃機関と、該内燃機関のモータリングと該内燃機関からの動力を用いた発電とに用いられる第１電動機と、走行用の動力を出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の内燃機関の失火判定方法であって、
失火判定指示がなされたとき、該失火判定指示と車両の状態とに基づいて実行可能な失火判定パターンを設定すると共に該設定した失火判定パターンに基づいて前記内燃機関の失火判定を実行する
ことを特徴とする。
この本発明の内燃機関の失火判定方法では、失火判定指示がなされたときには、失火判定指示と車両の状態とに基づいて実行可能な失火判定パターンを設定すると共にこの設定した失火判定パターンに基づいて内燃機関の失火判定を実行する。したがって、車両の状態に応じた失火判定パターンにより内燃機関の失火判定を行なうことができると共に失火判定指示に応じた失火判定パターンにより内燃機関の失火判定を行なうことができる。この結果、内燃機関の広域な運転領域で失火判定を行なうことができると共に内燃機関の失火判定の頻度を高めることができる。
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動力出力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、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、動力出力装置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を介して吸入する共に燃料噴射弁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２３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，燃焼室内に取り付けられた圧力センサ１４３からの筒内圧力Ｐｉｎ，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の開閉タイミングの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。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。
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。
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。なお、バッテリ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、計時するタイマ７８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、整備などにより失火判定を行なうための失火判定スイッチ８９からの失火判定スイッチＳＷｊ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。
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。
次に、こうしたハイブリッド自動車２０が搭載するエンジン２２の失火判定について説明する。図３は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される失火判定指示処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、ハイブリッド自動車２０がシステム起動されたときや失火判定スイッチ８９により失火判定スイッチＳＷｊがオンとされたとき、更に、所定時間毎（例えば、数時間毎）に実行される。
失火判定指示処理が実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、前回の失火判定からハイブリッド自動車２０のシステム起動の回数（起動回数）Ｎｊや前回の失火判定からの経過時間Ｔｊ，失火判定スイッチ８９からの失火判定スイッチＳＷｊ，エンジン２２の状態，車速センサ８８からの車速Ｖ，バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）など失火判定を指示するのに必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、前回の失火判定からの起動回数Ｎｊや前回の失火判定からの経過時間Ｔｊは、カウントされてＲＡＭ７６などに記憶された起動回数Ｎｊやタイマ７８により計時されてＲＡＭ７６に記憶された経過時間Ｔｊを読み込むことにより入力することができる。また、エンジン２２の状態は、エンジン２２の運転の有無およびその負荷状態を入力するものとした。さらに、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）は、バッテリ５０の充放電電流の積算値に基づいて演算されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、失火判定スイッチＳＷｊがオンであるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。失火判定スイッチＳＷｊがオンのときには、整備などにより失火判定を行なうものと判断し、ハイブリッド自動車２０により用いるエンジン２２の運転範囲の全範囲について失火判定を行なうものとしてエンジンＥＣＵ２４に指示し（ステップＳ１２０）、処理を終了する。この場合、整備などによる失火判定であるから、ハイブリッド自動車２０は走行していない状態であるから、エンジン２２の運転ポイントを変更して時間をかけて運転範囲の全範囲について失火判定するのである。なお、実施例では、この整備のために行なう失火判定を整備用失火判定パターンと称する。
一方、失火判定スイッチＳＷｊがオフのときには、前回の失火判定からのシステムの起動回数Ｎｊが閾値Ｎｒｅｆより大きいか或いは前回の失火判定からの経過時間Ｔｊが閾値Ｔｒｅｆより大きいかを判定する（ステップＳ１３０）。起動回数Ｎｊが閾値Ｎｒｅｆ以下であり且つ経過時間Ｔｊが閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、まだ失火判定の必要はないと判断し、処理を終了する。起動回数Ｎｊが閾値Ｎｒｅｆより大きいか経過時間Ｔｊが閾値Ｔｒｅｆより大きいときには、失火判定を行なう必要があると判断し、エンジン２２の状態を判定する（ステップＳ１４０）。エンジン２２が停止中のときには、エンジン２２を運転してまで失火判定を行なう必要がないと判断し、処理を終了する。
ステップＳ１４０でエンジン２２は負荷運転されていると判定されたときには、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｈｉ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１５０）、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｈｉ以上のときには、失火判定によりバッテリ５０を過充電する可能性が生じると判断して、失火判定は行なわず、処理を終了する。バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｈｉ未満のときには、失火判定を行なうべきと判断し、車速Ｖに基づいてエンジン２２の判定用上限回転数Ｎｍａｘを設定し（ステップＳ１６０）、設定した判定用上限回転数Ｎｍａｘの範囲内でエンジン２２を負荷運転した状態で失火判定を行なうようエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ１７０）、処理を終了する。ここで、判定用上限回転数Ｎｍａｘは、失火判定の際のエンジン２２の上限回転数であり、車速Ｖが大きいほど大きな値に設定される。これは、車速に対する通常のエンジン２２の回転数より大きな回転数でエンジン２２を運転して失火判定する際に、エンジン２２の回転数が大きいことにより運転者に違和感を生じさせるのを抑制するためである。なお、実施例では、判定用上限回転数Ｎｍａｘの範囲内におけるエンジン２２を負荷運転した状態での失火判定を、負荷運転失火判定パターンと称する。
ステップＳ１４０でエンジン２２がモータリング状態のときには、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｌｏｗ未満であるか否かを判定し（ステップＳ１８０）、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｌｏｗ未満のときには、失火判定によりバッテリ５０を過放電する可能性が生じると判断して、失火判定は行なわず、処理を終了する。バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が閾値Ｓｌｏｗ以上のときには、失火判定を行なうべきと判断し、車速Ｖに基づいてエンジン２２の判定用上限回転数Ｎｍａｘを設定し（ステップＳ１９０）、設定した判定用上限回転数Ｎｍａｘの範囲内でエンジン２２をモータリングした状態で失火判定を行なうようエンジンＥＣＵ２４に指示して（ステップＳ２００）、処理を終了する。ここで、判定用上限回転数Ｎｍａｘは、エンジン２２がモータリングされていることから、エンジン２２を負荷運転しているときに比して小さな値として設定される。これにより、モータリングしているエンジン２２の回転数が大きくなることによって運転者に違和感を生じさせるのを抑制することができる。なお、実施例では、判定用上限回転数Ｎｍａｘの範囲内におけるエンジン２２をモータリングした状態での失火判定を、モータリング失火判定パターンと称する。
上述した失火判定指示処理によりハイブリッド用電子制御ユニット７０から失火判定を指示されたエンジンＥＣＵ２４は、図４に例示する失火判定時処理を実行することにより、失火判定を行なう。失火判定時処理を実行すると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊を設定すると共にエンジン２２の負荷運転の有無を設定する（ステップＳ３００）。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、整備用失火判定パターンのときには、ハイブリッド自動車２０のエンジン２２の全運転範囲から複数の回転数として設定され、負荷運転失火判定パターンやモータリング失火判定パターンのときには、設定された判定用上限回転数Ｎｍａｘの範囲内で一つの回転数以上の回転数として設定される。
そして、負荷運転の有無により（ステップＳ３１０）、エンジン２２の負荷運転による失火判定を実行したり（ステップＳ３２０）、エンジン２２のモータリングによる失火判定を実行して（ステップＳ３３０）、失火判定時処理を終了する。エンジン２２の負荷運転による失火判定は、例えば、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２を運転している状態で順番に一つの気筒に対してだけ燃料カットを実行し、そのときにクランクシャフト２６に取り付けられた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ポジションによって求められる回転数の変動（回転変動）に基づいて行なうことができる。また、エンジン２２のモータリングによる失火判定は、例えば、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２をモータリングしている状態で順番に一つの気筒に対してだけ燃料噴射と点火を実行し、そのときのクランクシャフト２６の回転変動に基づいて行なうことができる。上述したように、目標回転数Ｎｅ＊が複数設定されているときには、各回転数毎に上述の負荷運転による失火判定やモータリングによる失火判定を繰り返すことになる。なお、具体的には失火判定については、本発明の中核をなさないから、これ以上の詳細な説明は省略する。
次に、負荷運転失火判定パターンやモータリング失火判定パターンにより失火判定を行なっている最中の駆動制御について説明する。図５は、失火判定を行なっているときにハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される失火判定時駆動制御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（例えば、数時間毎）に繰り返し実行される。
失火判定時駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、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や車速センサ８８からの車速Ｖ，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２，エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊，バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ４００）。ここで、エンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊は、図４の失火判定時処理のステップＳ３２０の負荷運転による失火判定やステップＳ３３０のモータリングによる失火判定で用いている目標回転数Ｎｅ＊をエンジンＥＣＵ２４から通信により入力するものとした。また、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータＥＣＵ４０から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、温度センサ５１により検出されたバッテリ５０の電池温度Ｔｂとバッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）とに基づいて設定されたものをバッテリＥＣＵ５２から通信により入力するものとした。
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された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Ｔｒ＊を設定する（ステップＳ４１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図６に要求トルク設定用マップの一例を示す。
続いて、入力した目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（Ｎｍ２／Ｇｒ）と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとを用いて次式（１）によりモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を計算すると共に計算した目標回転数Ｎｍ１＊と現在の回転数Ｎｍ１とに基づいて式（２）によりモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊を計算する（ステップＳ４２０）。ここで、式（１）は、動力分配統合機構３０の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構３０の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図７に示す。図中、左のＳ軸はモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１であるサンギヤ３１の回転数を示し、Ｃ軸はエンジン２２の回転数Ｎｅであるキャリア３４の回転数を示し、Ｒ軸はモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したリングギヤ３２の回転数Ｎｒを示す。ここで、Ｒ軸上の２つの太線矢印は、エンジン２２を目標回転数Ｎｅ＊およびトルクＴｅの運転ポイントで定常運転したときにエンジン２２から出力されるトルクＴｅがリングギヤ軸３２ａに伝達されるトルクと、モータＭＧ２から出力されるトルクＴｍ２＊が減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに作用するトルクとを示す。モータリングによる失火判定の際には、エンジン２２は運転されていないから、トルクＴｅはエンジン２２のフリクション仕事に基づくものとして逆向きに作用することになる。上述の式（１）は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式（２）は、モータＭＧ１を目標回転数Ｎｍ１＊で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式（２）中、右辺第２項の「ｋ１」は比例項のゲインであり、右辺第３項の「ｋ２」は積分項のゲインである。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
こうしてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊とトルク指令Ｔｍ１＊とを計算すると、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔと計算したモータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に現在のモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１を乗じて得られるモータＭＧ１の消費電力（発電電力）との偏差をモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２で割ることによりモータＭＧ２から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘを次式（３）および式（４）により計算すると共に（ステップＳ４３０）、要求トルクＴｒ＊とトルク指令Ｔｍ１＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρを用いてモータＭＧ２から出力すべきトルクとしての仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを式（５）により計算し（ステップＳ４４０）、計算したトルク制限Ｔｍｉｎ，Ｔｍａｘで仮モータトルクＴｍ２ｔｍｐを制限した値としてモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定する（ステップＳ４５０）。このようにモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力する要求トルクＴｒ＊を、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式（５）は、前述した図７の共線図から容易に導き出すことができる。
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
こうしてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定すると、設定したトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ４６０）、駆動制御ルーチンを終了する。トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、失火判定中であっても、要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で出力して走行することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０によれば、失火判定の指示やエンジン２２の状態などに基づいて失火判定パターンを設定して失火判定を行なうから、失火判定の指示や車両の状態に応じた失火判定パターンによりエンジン２２の失火判定を行なうことができる。即ち、失火判定スイッチＳＷｊがオンとされたことによる失火判定指示や前回の失火判定からのシステムの起動回数Ｎｊによる失火判定指示または前回の失火判定からの経過時間Ｔｊによる失火判定指示に応じた失火判定パターンを設定して失火判定を行なうことができ、エンジン２２の状態に応じて失火判定パターンを設定して失火判定を行なうことができるのである。この結果、エンジン２２の広域な運転領域で失火判定を行なうことができると共にエンジン２２の失火判定の頻度を高めることができる。しかも、車速Ｖに基づいて失火判定時におけるエンジン２２の運転領域の上限である判定用上限回転数Ｎｍａｘを設定してその範囲内で失火判定パターンを設定するから、車速Ｖに応じたエンジン２２の運転範囲内で失火判定を行なうことができる。この結果、車速Ｖに適さない運転範囲でエンジン２２を運転して失火判定をすることに起因する違和感を運転者や乗員に与えるのを抑制することができる。
また、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２の負荷運転による失火判定としては、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２を運転している状態で順番に一つの気筒に対してだけ燃料カットを実行し、そのときにクランクシャフト２６の回転変動に基づいて行ない、エンジン２２のモータリングによる失火判定としては、設定したエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２をモータリングしている状態で順番に一つの気筒に対してだけ燃料噴射と点火を実行し、そのときのクランクシャフト２６の回転変動に基づいて行なうから、そのときのエンジン２２の状態に応じた失火判定を行なうことができる。この結果、不必要にエンジン２２を運転するのを抑制することができる。
さらに、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に応じて失火判定を行なうから、バッテリ５０の過充電や過放電を抑制することができる。もとより、実施例のハイブリッド自動車２０によれば、失火判定の最中でも運転者のアクセルペダル８３の踏み込み量に応じた要求トルクＴｒ＊をバッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの範囲内で出力して走行することができる。
実施例のハイブリッド自動車２０では、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に応じて失火判定を行なうものとしたが、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）によりバッテリ５０の充電が必要なときには、バッテリ５０の充電を優先し、失火判定は行なわないものとしてもよい。この場合、具体的には、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）が充電を必要とする閾値未満のときに失火判定は行なわないものとすればよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の負荷運転による失火判定としては、目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２を運転している状態で順番に一つの気筒に対してだけ燃料カットを実行し、そのときにクランクシャフト２６の回転変動に基づいて行ない、エンジン２２のモータリングによる失火判定としては、目標回転数Ｎｅ＊でエンジン２２をモータリングしている状態で順番に一つの気筒に対してだけ燃料噴射と点火を実行し、そのときのクランクシャフト２６の回転変動に基づいて行なうものとしたが、失火判定はこうした判定手法に限られず、如何なる手法を用いて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、失火判定スイッチＳＷｊがオンとされたことによる失火判定指示や前回の失火判定からのシステムの起動回数Ｎｊによる失火判定指示または前回の失火判定からの経過時間Ｔｊによる失火判定指示により失火判定を行なうものとしたが、前回の失火判定からのシステムの起動回数Ｎｊによる失火判定指示ははないものとしたり、前回の失火判定からの経過時間Ｔｊによる失火判定指示はないものとしたりしてもよく、或いは、これらの指示の他、例えば、前回の失火判定から所定距離以上走行したことによる失火判定指示や、エンジン２２の運転の必要性が生じたことによる失火判定指示，エンジン２２の自動停止と自動始動とを所定回繰り返したことによる失火判定指示などにより失火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、車速Ｖに基づいて失火判定時におけるエンジン２２の運転領域の上限である判定用上限回転数Ｎｍａｘを設定してその範囲内で失火判定パターンを設定するものとしたが、こうした車速Ｖに基づいてエンジン２２の失火判定の際の運転領域を設定しないものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図８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８における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続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、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図９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に接続されたインナーロータ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２３４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を備えるものとしてもよい。
また、実施例のハイブリッド自動車２０や変形例のハイブリッド自動車１２０，２２０とは異なる構成のハイブリッド車に搭載されたエンジンの失火を判定するものとしても構わない。
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、内燃機関の失火判定装置の製造産業などに利用可能である。
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。 エンジン２２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用電子制御ユニット７０により実行される失火判定指示処理の一例を示すフローチャートである。 エンジンＥＣＵ２４により実行される失火判定時処理の一例を示すフローチャートである。 ハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される失火判定時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示す説明図である。 動力分配統合機構３０の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を示す説明図である。 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。 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。
符号の説明
２０，１２０，２２０ 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、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、７８ タイマ、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、８９ 失火判定スイッチ、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、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、１４３ 圧力センサ、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。２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

  1. 内燃機関と、該内燃機関のモータリングと該内燃機関からの動力を用いた発電とに用いられる第１電動機と、走行用の動力を出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の内燃機関の失火判定装置であって、
    車両の状態を検出する状態検出手段と、
    前回の失火判定から所定時間以上経過したことを要因とする指示、前回の失火判定から所定距離以上走行したことを要因とする指示、車両のシステム起動を要因とする指示、前記内燃機関の運転の必要性が生じたことを要因とする指示、操作者による所定の失火判定操作を要因とする指示、のうちのいずれか一つを含む複数の失火判定指示のうちいずれかの失火判定指示がなされたとき、該失火判定指示の要因と前記検出された車両の状態とに基づいて実行可能な失火判定パターンを設定する失火判定パターン設定手段と、
    前記設定された失火判定パターンに基づいて前記内燃機関の失火判定を実行する失火判定実行手段と、
    を備える内燃機関の失火判定装置。
  2. 請求項１記載の内燃機関の失火判定装置であって、
    前記状態検出手段は、前記蓄電手段の充電を要求する状態を検出する手段であり、
    前記失火判定パターン検出手段は、前記状態検出手段により前記蓄電手段の充電を要求する状態が検出されたときには、該蓄電手段の充電を優先する範囲内で失火判定パターンを設定する手段である
    内燃機関の失火判定装置。
  3. 請求項１または２記載の内燃機関の失火判定装置であって、
    前記状態検出手段は、車両の車速を検出する手段であり、
    前記失火判定パターン検出手段は、前記検出された車速に基づいて前記内燃機関の運転範囲を設定すると共に該設定した運転範囲内で失火判定パターンを設定する手段である
    内燃機関の失火判定装置。
  4. 請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関の失火判定装置であって、
    前記状態検出手段は、前記内燃機関の運転状態を検出する手段であり、
    前記失火判定パターン設定手段は、前記内燃機関の運転状態が負荷運転のときには該内燃機関のいずれかの気筒への燃料供給の停止を行なう失火判定パターンを設定し、前記内燃機関の運転状態が燃料供給を停止した状態でのモータリングのときには該内燃機関のいずれかの気筒への燃料供給と点火とを行なう失火判定パターンを設定する手段である
    内燃機関の失火判定装置。
  5. 前記内燃機関の出力軸と車軸に連結された駆動軸と前記第１電動機の回転軸とに接続された３軸を有し、該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３軸式動力入出力手段を備える請求項１ないし４いずれか記載の内燃機関の失火判定装置。
  6. 内燃機関と、該内燃機関のモータリングと該内燃機関からの動力を用いた発電とに用いられる第１電動機と、走行用の動力を出力可能な第２電動機と、前記第１電動機および前記第２電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の内燃機関の失火判定方法であって、
    前回の失火判定から所定時間以上経過したことを要因とする指示、前回の失火判定から所定距離以上走行したことを要因とする指示、車両のシステム起動を要因とする指示、前記内燃機関の運転の必要性が生じたことを要因とする指示、操作者による所定の失火判定操作を要因とする指示、のうちのいずれか一つを含む複数の失火判定指示のうちいずれかの失火判定指示がなされたとき、該失火判定指示の要因と車両の状態とに基づいて実行可能な失火判定パターンを設定すると共に該設定した失火判定パターンに基づいて前記内燃機関の失火判定を実行する
    ことを特徴とする内燃機関の失火判定方法。
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