JP4930419B2 - 内燃機関の失火判定装置および失火判定方法並びに車両 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の失火判定装置および失火判定方法並びに車両に関する。

従来、この種の内燃機関の失火判定装置としては、モータによりエンジンのクランク軸のトルク変動を打ち消すよう制振制御を行なう車両において、モータによる制振制御のためにモータから出力するトルクを補正するトルク補正量を算出し、このモータのトルク補正量に基づいてエンジンの失火状態を検出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−６５４０２号公報

ところで、エンジンのクランク軸にダンパのようなねじれ要素を介して後段に接続されている車両などに搭載されている装置では、エンジンの爆発燃焼によるクランク軸のトルク変動がねじれ要素やこのねじれ要素を含む後段の共振を誘発し、共振によりクランク軸に回転変動が生じる結果、クランク角の回転変動に基づいてエンジンのいずれかの気筒の失火を検出しようとしても、精度良く検出することができないことがある。

本発明の内燃機関の失火判定装置および失火判定方法並びに車両は、出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の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失火判定方法並びに車両は、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、
出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する失火判定装置であって、
前記後段軸の回転数である後段軸回転数を検出する後段軸回転数検出手段と、
前記検出された後段軸回転数の変動量または該後段軸回転数に関連する回転数である後段軸関連回転数の変動量に基づいて前記内燃機関の失火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、後段軸の回転数である後段軸回転数の変動量または後段軸回転数に関連する回転数である後段軸関連回転数の変動量に基づいて内燃機関の失火を判定する。これにより、ねじれ要素のねじれに基づく共振の影響により内燃機関の出力軸の回転変動に基づく内燃機関の失火の精度のよい判定が困難な場合でも、内燃機関の失火をより精度よく判定することができる。ここで、「変動量」には、波高や振幅などが含まれる。

こうした本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記失火判定手段は、前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の周波数以外の帯域について該共振の周波数に比して大きく減衰するフィルタ処理を前記検出された後段軸回転数に対して施してフィルタ後回転数を演算し、該演算したフィルタ後回転数を前記後段軸関連回転数として前記内燃機関の失火を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、フィルタ後回転数を用いて内燃機関の失火を判定することができる。この場合、前記失火判定手段は、前記内燃機関の２回転に１回の周波数を前記共振の周波数として前記検出された後段軸回転数に対して前記フィルタ処理を施す手段であるものとすることもできる。また、前記失火判定手段は、前記検出された後段軸回転数に対して前記フィルタ処理としてバンドパスフィルタを用いた処理を施す手段である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、前記失火判定手段は、前記検出された後段軸回転数に対して前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の周波数成分を抽出し、該抽出した共振の周波数成分を前記後段軸関連回転数として前記内燃機関の失火を判定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、共振の周波数成分を用いて内燃機関の失火をより精度よく判定することができる。

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出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角回転所要時間を演算する単位回転角回転所要時間演算手段と、を備え、前記失火判定手段は、前記後段軸回転数の変動量または前記後段軸関連回転数の変動量に基づいて前記内燃機関の失火を判定すると共に前記演算された単位回転角回転所要時間の変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定する手段である、ものとすることもできる。

本発明の車両は、
出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関と、
前記内燃機関の失火を判定する上述したいずれかの態様の内燃機関の失火判定装置、即ち、基本的には、出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する失火判定装置であって、前記後段軸の回転数である後段軸回転数を後段軸回転数検出手段と、前記検出された後段軸回転数の変動量または該後段軸回転数に関連する回転数である後段軸関連回転数の変動量に基づいて前記内燃機関の失火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と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の車両では、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関の失火判定装置を備えるから、本発明の内燃機関の失火判定装置が奏する効果、例えば、ねじれ要素のねじれに基づく共振の影響により内燃機関の出力軸の回転変動に基づく内燃機関の失火の精度のよい判定が困難な場合でも、内燃機関の失火をより精度よ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。

こうした本発明の車両において、前記ねじれ要素より後段の前記後段軸側に動力を出力可能な電動機を備え、前記後段軸回転数検出手段は、前記電動機の回転数である電動機回転数を検出する手段を兼ねてなり、該検出した電動機回転数を換算することにより前記後段軸回転数を検出する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、後段軸回転数検出手段として、電動機の回転数を検出する比較的高精度のセンサを兼用することができる。

また、本発明の車両において、前記後段軸と車軸側とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記後段軸と前記車軸側とに動力を入出力する電力動力入出力手段を備え、前記電動機は、前記車軸側に動力を出力可能に接続され、前記後段軸回転数検出手段は、前記電力動力入出力手段の駆動状態を検出する手段を兼ねてなり、前記検出した電動機回転数と前記検出した駆動状態とに基づく演算により前記後段軸回転数を検出する手段である、ものとすることもできる。

本発明の内燃機関の失火判定方法は、
出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定方法であって、
前記後段軸の回転数である後段軸回転数の変動量または該後段軸回転数に関連する回転数である後段軸関連回転数の変動量に基づいて前記内燃機関の失火を判定する、
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、後段軸の回転数である後段軸回転数の変動量または後段軸回転数の変動量に基づいて内燃機関の失火を判定する。これにより、ねじれ要素のねじれに基づく共振の影響により内燃機関の出力軸の回転変動に基づく内燃機関の失火の精度のよい判定が困難な場合でも、内燃機関の失火をより精度よく判定することができる。ここで、「変動量」には、波高や振幅などが含まれる。

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。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、実施例の内燃機関の失火判定装置としては、主としてエンジン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。

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を介して燃焼室に吸入し、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（クランク角ＣＡ）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からの吸入空気量，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。なお、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に接続されたキャリア軸３４ａにはダンパ２８を介してエンジン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。回転位置検出センサ４３，４４は、レゾルバにより構成されており、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所定時間毎（例えば５０μｓｅｃ毎や１００μｓｅｃ毎など）にモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。

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。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、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。

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により実行される失火判定処理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。

失火判定処理が実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、クランクシャフト２６が３０度回転するのに要した時間として演算された３０度回転所要時間Ｔ３０やダンパ２８の後段側の回転数としてのキャリア３４の回転数Ｎｃを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、３０度所要時間Ｔ３０は、図４に例示するＴ３０演算処理によって演算されたものを入力するものとした。図４のＴ３０演算処理では、クランクポジションセンサ１４０からのクランク角ＣＡに基づいてクランク角ＣＡが３０度回転する毎にそのときの時刻を入力し（ステップＳ３００）、今回の時刻と前回クランク角ＣＡが３０度回転したときに入力した時刻との差を計算することにより３０度所要時間Ｔ３０を演算して（ステップＳ３１０）、Ｔ３０演算処理を終了する。また、キャリア３４の回転数Ｎｃは、図５に例示するキャリア回転数演算処理によって演算されたものをハイブリッド用電子制御ユニット７０から通信により入力するものとした。図５のキャリア回転数演算処理では、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を入力し（ステップＳ４００）、入力したモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２と動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤの歯数／リングギヤの歯数）と減速ギヤ３５の減速比Ｇｒとに基づいて式（１）によりキャリア３４の回転数Ｎｃを計算し（ステップＳ４１０）、計算したキャリア３４の回転数ＮｃをエンジンＥＣＵ２４に送信して（ステップＳ４２０）、キャリア回転数演算処理を終了する。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、回転位置検出センサ４３，４４により検出されたモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置に基づいて演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。

Nc=(Nm1・ρ+Nm2/Gr)/(1+ρ) (1)

こうしてデータを入力すると、入力した３０度回転所要時間Ｔ３０を閾値Ｔｒｅｆと比較し（ステップＳ１１０）、３０度回転所用時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆより大きいときには、エンジン２２のいずれかの気筒が失火していると判定して（ステップＳ１５０）、失火判定処理を終了する。ここで、閾値Ｔｒｅｆは、３０度回転所要時間Ｔ３０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３０度回転所要時間Ｔ３０よりも大きく、その気筒が失火しているときの３０度回転所要時間Ｔ３０よりも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。この場合、失火している気筒は、閾値Ｔｒｅｆを超えた３０度回転所要時間Ｔ３０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。エンジン２２の１気筒が失火しているときのエンジン２２の３０度回転所要時間Ｔ３０とクランク角ＣＡとの時間変化の一例を図６に示す。図示するように、クランク角ＣＡが７２０度に１回の割合で３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆを超えている。なお、エンジン２２のクランクシャフト２６はダンパ２８を介してキャリア軸３４ａに接続されているから、クランクシャフト２６のトルク変動はダンパ２８のねじれに基づく共振を誘発し、この共振によりキャリア軸３４ａとクランクシャフト２６とに回転変動を生じさせる。したがって、クランクシャフト２６の回転変動（３０度回転所要時間Ｔ３０の変動）は、トルク変動による影響と共振による影響とがお互いに強調しあったり打ち消しあったりすることにより大きくなる場合と小さくなる場合とがある。前者の場合即ち３０度回転所要時間Ｔ３０の変動が大きくなるときには、エンジン２２のいずれかの気筒が失火しているときにその気筒に対応する３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆを超えることによりエンジン２２の失火を判定することができるが、後者の場合即ち３０度回転所要時間Ｔ３０の変動が小さくなる場合には、エンジン２２のいずれかの気筒が失火しているにもかかわらずその気筒に対応する３０度回転所要時間Ｔ３０が閾値Ｔｅｒｆを超えずエンジン２２の失火の精度のよい判定が困難な場合が生じる。

ステップＳ１１０で３０度回転所用時間Ｔ３０が閾値Ｔｒｅｆ以下のときには、入力したキャリア３４の回転数Ｎｃに対してバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転数ＦＮｃを演算する（ステップＳ１２０）。ここで、バンドパスフィルタは、キャリア３４の回転数Ｎｃからダンパ２８のねじれに基づいて生じる共振の周波数成分を抽出するためのものである。バンドパスフィルタの一例を図７に示す。バンドパスフィルタとしては、ダンパ２８のねじれに基づく共振が失火の周期（クランクシャフト２６が２回転する周期（回転０．５次））で生じるものとすれば、エンジン２２の回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍのときには共振の周波数としての８Ｈｚを減衰せずにそれ以外の帯域を大幅（例えば、１／１０以下）に減衰するフィルタを用いればよい。したがって、キャリア３４の回転数Ｎｃに対してバンドパスフィルタを施す処理は、キャリア３４の回転数Ｎｃに対して共振の周波数成分を抽出する処理となる。この処理により、フィルタ後回転数ＦＮｃをノイズの少ないきれいな正弦波状の波形とすることができる。キャリア３４の回転数Ｎｃとフィルタ後回転数ＦＮｃとクランク角ＣＡとの時間変化の様子の一例を図８に示す。図８中、キャリア回転数Ｎｃとフィルタ後回転数ＦＮｃとについて、実線はエンジン２２のいずれの気筒も失火していないときの様子を示し、破線はエンジン２２のいずれかの気筒で失火しているときの様子を示す。

続いて、エンジン２２が２回転する周期のフィルタ後回転数ＦＮｃの最大値と最小値との差である波高ＷＨｆｃを算出すると共に（ステップＳ１３０）、算出した波高ＷＨｆｃを閾値ＷＨｒｅｆと比較し（ステップＳ１４０）、波高ＷＨｆｃが閾値ＷＨｒｅｆより大きいときには、エンジン２２のいずれかの気筒が失火していると判定して（ステップＳ１５０）、失火判定処理を終了する。ここで、閾値ＷＨｒｅｆは、エンジン２２のいずれの気筒も失火していないときの波高ＷＨｆｃよりも大きく、エンジン２２のいずれかの気筒が失火しているときの波高ＷＨｆｃよりも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。エンジン２２のクランクシャフト２６の回転変動（３０度回転所要時間Ｔ３０の変動）がトルク変動による影響と共振による影響とによるものであるのに対し、ダンパ２８の後段側のキャリア３４の回転変動は、主としてダンパ２８によるねじれの影響によるものであるため、複数の影響が強調しあったり打ち消しあったりする可能性が低い。このため、フィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃを用いてエンジン２２の失火を判定することにより、前述した３０度所用回転時間Ｔ３０ではエンジン２２の失火を精度よく検出することが困難な場合でもエンジン２２の失火をより精度よく判定することができる。なお、フィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃが閾値ＷＨｒｅｆ以下のときには、エンジン２２のいずれの気筒も失火していないと判定して、失火判定処理を終了する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関の失火判定装置によれば、ダンパ２８の後段側の回転数としてのキャリア３４の回転数Ｎｃに対してダンパ２８のねじれに基づく共振の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転数ＦＮｃを演算し、演算したフィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃに基づいてエンジン２２の失火を判定するから、エンジン２２のクランクシャフト２６の回転変動（３０度回転所要時間Ｔ３０の変動）に基づいてエンジン２２の失火を精度よく判定することが困難な場合でも、エンジン２２の失火をより精度よ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が搭載する内燃機関の失火判定装置では、３０度回転所要時間Ｔ３０とフィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃとを用いてエンジン２２の失火を判定するものとしたが、フィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃだけを用いてエンジン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が搭載する内燃機関の失火判定装置では、フィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃを用いてエンジン２２の失火を判定するのに加えて、３０度回転所要時間Ｔ３０を用いてエンジン２２の失火を判定するものとしたが、３０度回転所要時間Ｔ３０をそのまま用いてエンジン２２の失火を判定するものに限られず、例えば、３０度回転所要時間Ｔ３０と３６０度前の３０度回転所要時間Ｔ３０との差分など、３０度回転所要時間Ｔ３０に基づく値を用いてエンジン２２の失火を判定するものとしてもよい。また、３０度回転所要時間Ｔ３０に代えて、エンジン２２の回転数Ｎｅなどを用いてエンジン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が搭載する内燃機関の失火判定装置では、フィルタ後回転数ＦＮｃの波高（エンジン２２が２回転する周期の最大値と最小値との差）ＷＨｆｃを用いてエンジン２２の失火を判定するものとしたが、これに代えて、キャリア３４の回転数Ｎｃの波高ＷＨｃ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。また、キャリア３４の回転数Ｎｃの波高ＷＨｃやフィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃに限られず、キャリア３４の回転数Ｎｃやフィルタ後回転数ＦＮｃの変動量を用いてエンジン２２の失火を判定するものであれば如何なるものとしてもよく、例えば、キャリア３４の回転数Ｎｃやフィルタ後回転数ＦＮｃの振幅などを用いてエンジン２２の失火を判定するものとしてもよい。ここで、振幅は、波高の半分の値を用いるものとしたり、エンジン２２が２回転する周期の最大値とその平均値との差を用いるものとしたりすることができる。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関の失火判定装置では、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２からキャリア３４の回転数Ｎｃを計算するものとしたが、キャリア軸３４ａに回転数センサを取り付けてキャリア軸３４ａの回転数を直接検出してキャリア３４の回転数とするものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関の失火判定装置では、６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、８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が搭載する内燃機関の失火判定装置では、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。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関の失火判定装置では、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パ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に減速ギヤ３５を介して接続されるモータＭＧ２とを備える車両におけるエンジン２２の失火を判定するものとしたが、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後段に接続されているものであればよいから、図９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９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１０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にダンパ２８を介して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を備えるもののエンジン２２の失火を判定するものとしてもよい。この場合、モータＭＧ２は減速ギヤ３５や変速機を介して車軸側に接続されていてもよいし、減速ギヤ３５や変速機を介さずに車軸側に接続されていてもよい。

実施例では、ハイブリッド自動車２０に搭載された内燃機関の失火判定装置として説明したが、走行用の電動機や発電機などを備えない自動車に搭載された内燃機関の失火判定装置に適用するものとしてもよい。また、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される内燃機関の失火判定装置に適用してもよいし、移動しない設備に組み込まれた内燃機関の失火判定装置に適用するものとしても構わない。また、内燃機関の失火判定装置やこれを搭載する車両の形態ではなく、内燃機関の失火判定方法の形態としてもよい。

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、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４と、この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を計算するモータＥＣＵ４０と、モータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいてダンパ２８の後段のキャリア軸３４ａ（後段軸に相当）の回転数としてのキャリア３４の回転数Ｎｃを計算する図５のキャリア回転数演算処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０とが「後段軸回転数検出手段」に相当し、ダンパ２８の後段側の回転数としてのキャリア３４の回転数Ｎｃに対してダンパ２８のねじれに基づく共振の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転数ＦＮｃを演算し、演算したフィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃに基づいてエンジン２２の失火を判定する図３の失火判定処理のステップＳ１２０〜Ｓ１５０の処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「失火判定手段」に相当する。また、クランクシャフト２６の回転位置であるクランクポジション（クランク角ＣＡ）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、クランク角ＣＡに基づいてクランクシャフト２６が３０度回転するのに要した時間としての３０度回転所要時間Ｔ３０を演算する図４のＴ３０演算処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「単位回転角回転所要時間演算手段」に相当する。さらに、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、ダンパ２８の後段のキャリア軸３４ａ側、即ち、更に後段のリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して出力するモータＭＧ２が「電動機」に相当し、ダンパ２８の後段のキャリア軸３４ａと車軸側のリングギヤ軸３２ａとに接続された動力分配統合機構３０とこの動力分配統合機構３０のサンギヤ３１に接続されたモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当する。

ここで、「後段軸回転数検出手段」としては、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算すると共に計算したモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２に基づいてダンパ２８の後段のキャリア軸３４ａ（後段軸に相当）の回転数としてのキャリア３４の回転数Ｎｃを計算するものに限定されるものではなく、キャリア軸３４ａに回転数センサを取り付けてキャリア軸３４ａの回転数を直接検出してキャリア３４の回転数とするものなど、後段軸の回転数である後段軸回転数を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「失火判定手段」としては、ダンパ２８の後段側の回転数としてのキャリア３４の回転数Ｎｃに対してダンパ２８のねじれに基づく共振の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタを施してフィルタ後回転数ＦＮｃを演算し、演算したフィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃに基づいてエンジン２２の失火を判定するものに限定されるものではなく、キャリア３４の回転数Ｎｃの波高ＷＨｃに基づいてエンジン２２の失火を判定するものとしたり、フィルタ後回転数ＦＮｃやキャリア３４の回転数Ｎｃの振幅を用いてエンジン２２の失火を判定するものとしたり、フィルタ後回転数ＦＮｃの波高ＷＨｆｃに加えて３０度回転所要時間Ｔ３０や３０度回転所要時間Ｔ３０に基づく値を用いてエンジン２２の失火を判定するものとしたりするなど、後段軸回転数の変動量または後段軸回転数に関連する回転数である後段軸関連回転数の変動量に基づいて内燃機関の失火を判定するものであれば如何なるものとしても構わない。「回転位置検出手段」としては、クランクシャフト２６の回転位置であるクランクポジション（クランク角ＣＡ）を検出するクランクポジションセンサ１４０に限定されるものではなく、内燃機関の出力軸の回転位置を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「単位回転角回転所要時間演算手段」としては、クランク角ＣＡに基づいてクランクシャフト２６が３０度回転するのに要した時間としての３０度回転所要時間Ｔ３０を演算するものに限定されるものではなく、回転位置に基づいて出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角回転所要時間を演算するものであれば如何なるものとしても構わない。「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、８気筒や４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。「電動機」としては、ダンパ２８の後段のキャリア軸３４ａ側、即ち、更に後段のリングギヤ軸３２ａに減速ギヤ３５を介して出力するモータＭＧ２に限定されるものではなく、ねじれ要素より後段の前記後段軸側に動力を出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電力動力入出力手段」としては、後段軸と車軸側とに接続され、電力と動力の入出力を伴って後段軸と車軸側と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。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、内燃機関の失火判定装置やこれを備える車両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により実行される失火判定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Ｔ３０演算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により実行されるキャリア回転数演算処理の一例を示すフローチャートである。 エンジン２２の１気筒が失火しているときの３０度回転所要時間Ｔ３０とクランク角ＣＡとの時間変化の一例を示す説明図である。 バンドパスフィルタの一例を示す説明図である。 キャリア３４の回転数Ｎｃとフィルタ後回転数ＦＮｃとクランク角ＣＡとの時間変化の様子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、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、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 (7)

1. 出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する失火判定装置であって、
   前記後段軸の回転数である後段軸回転数を検出する後段軸回転数検出手段と、
   前記内燃機関の２回転に１回の周波数を前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の周波数として、該共振の周波数以外の帯域について該共振の周波数に比して大きく減衰するフィルタ処理を前記検出された後段軸回転数に対して施してフィルタ後回転数を演算し、該演算したフィルタ後回転数の変動量に基づいて前記内燃機関の失火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. 前記失火判定手段は、前記検出された後段軸回転数に対して前記フィルタ処理としてバンドパスフィルタを用いた処理を施す手段である請求項１記載の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出力軸が所定の単位回転角だけ回転するのに要する時間である単位回転角回転所要時間を演算する単位回転角回転所要時間演算手段と、
   を備え、
   前記失火判定手段は、前記フィルタ後回転数の変動量に基づいて前記内燃機関の失火を判定すると共に前記演算された単位回転角回転所要時間の変動に基づいて前記内燃機関の失火を判定する手段である、
   内燃機関の失火判定装置。
4. 出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関と、
   前記内燃機関の失火を判定する請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の内燃機関の失火判定装置と、
   を備える車両。
5. 請求項４記載の車両であって、
   前記ねじれ要素より後段の前記後段軸側に動力を出力可能な電動機を備え、
   前記後段軸回転数検出手段は、前記電動機の回転数である電動機回転数を検出する手段を兼ねてなり、該検出した電動機回転数を換算することにより前記後段軸回転数を検出する手段である、
   車両。
6. 請求項４または５記載の車両であって、
   前記後段軸と車軸側とに接続され、電力と動力の入出力を伴って前記後段軸と前記車軸側とに動力を入出力する電力動力入出力手段を備え、
   前記電動機は、前記車軸側に動力を出力可能に接続され、
   前記後段軸回転数検出手段は、前記電力動力入出力手段の駆動状態を検出する手段を兼ねてなり、前記検出した電動機回転数と前記検出した駆動状態とに基づく演算により前記後段軸回転数を検出する手段である、
   車両。
7. 出力軸がねじれ要素を介して後段の後段軸に接続された複数気筒の内燃機関の失火を判定する内燃機関の失火判定方法であって、
   前記内燃機関の２回転に１回の周波数を前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の周波数として、該共振の周波数以外の帯域について該共振の周波数に比して大きく減衰するフィルタ処理を前記後段軸の回転数である後段軸回転数に対して施してフィルタ後回転数を演算し、該演算したフィルタ後回転数の変動量に基づいて前記内燃機関の失火を判定する、
   ことを特徴とする内燃機関の失火判定方法。
   

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