JP4623168B2 - 内燃機関の失火検出装置および失火検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の失火検出装置および失火検出方法に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、従来の内燃機関に加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド車両が普及している。

このようなハイブリッド車両に搭載される内燃機関の失火検出装置として、たとえば、特開２００１−６５４０２号公報（特許文献１）は、制振制御の実施に際しても正確な失火検出を行なうとともに、良好なるエンジン運転を継続することができるハイブリッド車両の制御装置を開示する。このハイブリッド車両の制御装置は、エンジンおよび電動機の一方または両方を動力源として走行するハイブリッド車両に適用され、エンジンの運転に際し、その出力軸に連結された電動機または発電機によりエンジンのトルク変動を打ち消すよう制振制御を実施する制御装置において、制振制御を行なう際にエンジンのトルク変動を打ち消すための電動機または発電機のトルク補正量を算出するトルク補正量算出手段と、算出した電動機または発電機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失火検出手段とを備えることを特徴とする。

上述した公報に開示されたハイブリッド車両の制御装置によると、制振制御時における電動機または発電機のトルク補正量からエンジンの失火が検出されるので、正確な失火検出を行なうとともに、良好なるエンジン運転を継続することができる。
特開２００１−６５４０２号公報

ところで、内燃機関と駆動輪との間に介在する伝達機構には、回転軸の捻りを吸収するダンパが設けられる場合がある。このようなダンパを有するハイブリッド車両において、内燃機関に単発的な失火が発生する場合、回転変動が小さく、失火検出の精度が悪化するという問題がある。これは、内燃機関に単発的な失火が発生した場合、内燃機関の回転軸の回転数を低下させる力に対してダンパのバネ力が抵抗となるため、内燃機関の回転軸の回転数の低下が抑制されて、失火特有の回転変動の検出精度が悪化するためである。

しかしながら、上述した公報においては、このような問題について何ら考慮されておらず解決することができない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、失火検出の精度を向上する内燃機関の失火検出装置および失火検出方法を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の失火検出装置は、車両に搭載された、複数の気筒を有する内燃機関の失火を検出する失火検出装置である。車両は、内燃機関と、駆動輪と、内燃機関の出力トルクを駆動輪に伝達する伝達機構とを含む。伝達機構は、内燃機関の出力トルクに基づく伝達機構の構成部品の捻りを吸収するダンパを含む。複数の気筒の各々は、圧縮行程と膨張行程との間の圧縮上死点に基づく時期に点火される。この制御装置は、内燃機関の出力軸の回転数を検出するための第１の検出手段と、検出手段の出力に基づいて失火の有無を判定するための判定手段とを含む。判定手段は、複数の気筒のうちの第１の気筒における圧縮上死点から第１の気筒の次に点火する第２の気筒における圧縮上死点までの期間において出力軸の回転数が減速側に第１の変化量以上で変化するという第１の条件と、第２の気筒における圧縮上死点から第２の気筒の次に点火する第３の気筒における圧縮上死点までの期間において出力軸の回転数が加速側に第２の変化量以上で変化するという第２の条件とが成立した場合、内燃機関に失火が発生したと判定する。第７の発明に係る内燃機関の失火検出方法は、第１の発明に係る内燃機関の失火検出装置と同様の構成を有する。

第１の発明によると、内燃機関と駆動輪との間に介在する伝達機構には回転軸の捻りを吸収するダンパが設けられるため、内燃機関に単発的な失火が発生した場合には、失火による回転数の低下した後に、次の気筒の燃焼時に、ダンパのバネ力により内燃機関の出力軸の回転数を加速させることなる。したがって、第１の条件が成立したか否かを判定することにより、失火の発生の可能性を判定することができ、さらに、第２の条件が成立したか否かを判定することにより、失火発生後、ダンパのバネ力により内燃機関の出力軸の回転数の加速が発生したか否かを判定することができる。このような判定を行なうことにより内燃機関に失火が発生したか否かを精度高く判定することができる。したがって、失火検出の精度を向上する内燃機関の失火検出装置および失火検出方法を提供することができる。

第２の発明に係る内燃機関の失火検出装置は、第１の発明の構成に加えて、ダンパよりも駆動輪側の回転軸の回転数を検出するための第２の検出手段をさらに含む。判定手段は、第１、第２の条件が成立した後に、駆動輪側の回転軸の回転数が予め定められた量だけ変化するという第３の条件が成立した場合、内燃機関に失火が発生したと判定する。第８の発明に係る内燃機関の失火検出方法は、第２の発明に係る内燃機関の失火検出装置と同様の構成を有する。

第２の発明によると、内燃機関に失火が発生した後、ダンパの共振によりダンパの駆動側の回転軸の変動は大きくなる場合がある。そのため、第１、２の条件が成立した後に、ダンパよりも駆動側の回転軸の変動の有無を判定することにより内燃機関に失火が発生したか否かをより精度高く判定することができる。

第３の発明に係る内燃機関の失火検出装置においては、第３の発明の構成に加えて、判定手段は、第１、２の条件が成立してから内燃機関の状態に応じて設定される時間が経過した後に、第３の条件が成立したか否かを判定する。第９の発明に係る内燃機関の失火検出方法は、第３の発明に係る内燃機関の失火検出装置と同様の構成を有する。

第３の発明によると、内燃機関に失火が発生した後、ダンパの共振によりダンパの駆動側の回転軸の変動は大きくなる場合がある。また、失火が発生してから駆動側の回転軸の変動が発生するまでの期間は、内燃機関の状態に応じて変化する。そのため、第１、２の条件が成立してから内燃機関の状態に応じて設定される時間が経過した後に、回転軸の変動の有無を判定することにより内燃機関に失火が発生したか否かをより精度高く判定することができる。

第４の発明に係る内燃機関の失火検出装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、車両は、第１、第２モータジェネレータをさらに含む。伝達機構は、第１、第２モータジェネレータと内燃機関との間で動力を分割する動力分割機構をさらに含む。ダンパは、内燃機関と動力分割機構との間に設けられる。第１０の発明に係る内燃機関の失火検出方法は、第４の発明に係る内燃機関の失火検出装置と同様の構成を有する。

第４の発明によると、内燃機関と動力分割機構との間にダンパが設けられるハイブリッド車両に本発明を適用することにより、失火が発生したか否かを精度高く判定することができる。

第５の発明に係る内燃機関の失火検出装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、伝達機構は、ダンパに加えてロックアップクラッチが設けられる自動変速機をさらに含む。第１１の発明に係る内燃機関の失火検出方法は、第５の発明に係る内燃機関の失火検出装置と同様の構成を有する。

第５の発明によると、ダンパに加えロックアップクラッチが設けられた自動変速機が搭載された車両に本発明を適用することにより、失火が発生したか否かを精度高く判定することができる。

第６の発明に係る内燃機関の失火検出装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、伝達機構は、ダンパに加えてクラッチ機構が設けられる手動変速機をさらに含む。第１２の発明に係る内燃機関の失火検出方法は、第６の発明に係る内燃機関の失火検出装置と同様の構成を有する。

第６の発明によると、ダンパに加えクラッチ機構が設けられた手動変速機が搭載された車両に本発明を適用することにより、失火が発生したか否かを精度高く判定することができる。

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

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、車両１は、エンジン１５０と、トランスミッション２００と、制御装置１８０と、ＥＦＩ−ＥＣＵ（Electronic Fuel Injection−Electronic Control Unit）１７０と、インバータ１９１，１９２と、バッテリ１９４とを含む。

本実施の形態において車両１は、ハイブリッド車両であるとして説明するが、特に本発明はハイブリッド車両に限定して適用されるものではない。車両１は、エンジン１５０の出力トルクを駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達する伝達機構に、エンジン１５０の出力トルクに基づく伝達機構の構成部品の捻りを吸収するダンパが設けられる車両であれば、特にハイブリッド車両に限定されるものではない。

車両１は、たとえば、エンジン１５０の出力トルクに基づく伝達機構の構成部品の捻りを吸収するダンパを有するロックアップクラッチが設けられる自動変速機が搭載される車両であってもよいし、エンジン１５０の出力トルクに基づく伝達機構の構成部品の捻りを吸収するダンパを有するクラッチ機構が設けられる手動変速機が搭載される車両であってもよい。

また、車両１は、前輪駆動車であってもよいし、後輪駆動車であってもよいし、あるいは、４輪駆動車であってもよい。

トランスミッション２００は、本実施の形態において、エンジン１５０の出力トルクを駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達する伝達機構であって、動力分割機構であるプラネタリギヤ１２０と、ダンパ１３０と、動力源としてモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２とを含む。

プラネタリギヤ１２０には、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびエンジン１５０のそれぞれの回転軸と駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌの駆動軸とが接続される。制御装置１８０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の動作を制御する。ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０は、エンジン１５０の動作を制御する。

エンジン１５０は通常のガソリンエンジンであり、クランクシャフト１５６を回転させる。エンジン１５０には、クランクシャフト１５６の回転数を検出するクランクポジションセンサ１５２と、吸気システム３００とが設けられる。クランクポジションセンサ１５２は、検出されたクランクシャフト１５６の回転数を示す信号をＥＦＩ−ＥＣＵ１７０に送信する。

また、エンジン１５０は、複数の気筒１５４を有する。本実施の形態においては、たとえば、エンジン１５０は、８気筒であるとして説明するが特に気筒数は限定されない。

吸気システム３００は、吸入口３１４から吸入された空気をエンジン１５０に流通する吸気通路３１２と、吸入口３１４から吸入された空気に含まれる塵、ほこり等を捕集するエアクリーナ３０８と、吸気通路３１２を流通する空気の流量を調整するスロットルバルブ３０６と、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０からのスロットル開度制御信号に基づいてスロットルバルブ３０６の開度を変更するスロットルモータ３０２と、スロットルバルブ３０６の開度を検出するスロットルポジションセンサ３０４と、吸気通路３１２を流通する空気の流量を検出するエアフローメータ３１０とを含む。

スロットルポジションセンサ３０４は、検出されたスロットルバルブ３０６の開度を示す信号をＥＦＩ−ＥＣＵ１７０に送信する。エアフローメータ３１０は、検出された吸気通路３１２を流通する空気の流量（以下、吸入空気量と記載する）を示す信号をＥＦＩ−ＥＣＵ１７０に送信する。

ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０は内部にＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するワンチップ・マイクロコンピュータを含む。ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０において、ＣＰＵがＲＯＭに記録されたプログラムを実行することにより、エンジン制御信号をエンジン１５０に送信して、エンジン１５０の燃料噴射制御等のその他の制御を実行する。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、同期電動機である。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、外周面に複数個の永久磁石を有するロータ１３２，１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１３１，１４１が巻回されたステータ１３３，１４３とを備える。

ステータ１３３，１４３はケース１１９に固定されている。モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のステータ１３３，１４３に巻回された三相コイル１３１，１４１は、それぞれインバータ１９１，１９２を介してバッテリ１９４に接続されている。

インバータ１９１，１９２は、各相ごとにスイッチング素子としてのトランジスタを２つ１組で備えたトランジスタインバータである。インバータ１９１，１９２は、制御装置１８０に接続されている。制御装置１８０からの制御信号に応じてインバータ１９１，１９２のトランジスタがスイッチングされると、バッテリ１９４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２との間に電流が流れる。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２はバッテリ１９４からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この走行状態を力行と呼ぶ）、ロータ１３２，１４２が外力により回転している場合には三相コイル１３１，１４１の両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ１９４を充電することもできる（以下、この走行状態を回生と呼ぶ）。

エンジン１５０とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、プラネタリギヤ１２０を介して機械的に結合されている。プラネタリギヤ１２０は、サンギヤ１２１と，リングギヤ１２２と，プラネタリピニオンギヤ１２３と、プラネタリピニオンギヤ１２３を支持するプラネタリキャリア１２４とを含む。

サンギヤ１２１は、プラネタリギヤ１２０の中央で回転することができる。プラネタリピニオンギヤ１２３は、サンギヤ１２１の外周とリングギヤ１２２の内周と噛み合い、サンギヤ１２１の周囲を自転しながら公転することができる。リングギヤ１２２は、プラネタリピニオンギヤ１２３の周囲で回転することができる。

エンジン１５０のクランクシャフト１５６は、ダンパ１３０を介在させてプラネタリキャリア軸１２７に結合されている。ダンパ１３０は、クランクシャフト１５６に生じる捻り振動を吸収するためのものである。モータジェネレータＭＧ１のロータ１３２は、サンギヤ軸１２５に結合されている。モータジェネレータＭＧ２のロータ１４２は、リングギヤ軸１２６に結合されている。リングギヤ１２２の回転は、チェーンベルト１２９を介して駆動軸１１２および駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌに伝達される。

なお、リングギヤ軸１２６とモータジェネレータＭＧ２のロータ１４２との間にリダクションプラネタリギヤを設けたり、変速可能なギヤ機構を設けたりしても良い。また、チェーンベルト１２９に換えて歯車機構で動力を伝達するように変更しても良い。

車両１の運転全体は、制御装置１８０により制御されている。制御装置１８０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０と同様、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するワンチップ・マイクロコンピュータである。制御装置１８０はＥＦＩ−ＥＣＵ１７０と接続されており、両者は種々の情報を相互に通信し合うことが可能である。

たとえば、制御装置１８０は、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０を経由してクランクポジションセンサ１５２により検出されたエンジン回転数Ｎｅ、スロットルポジションセンサ３０４により検出されたスロットル開度およびエアフローメータ３１０により検出された吸入空気量を得る。そして、制御装置１８０は、エンジン１５０の制御に必要となるトルク指令値Ｔｅ＊や回転数の指令値Ｎｅ＊或いは現在の車両状態などの情報をＥＦＩ−ＥＣＵ１７０に送信することにより、エンジン１５０の運転を間接的に制御することができる。また、制御装置１８０は、トルク指令値Ｔｍ＊、Ｔｇ＊を決定しインバータ１９１，１９２のスイッチングを制御することにより、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の運転を直接的に制御することができる。

かかる制御を実現するために制御装置１８０には、種々のセンサ、たとえば、運転者によるアクセルの踏み込み量Ａｃｃを検出するためのアクセルペダルポジションセンサ１６５、ＭＧ１の回転数を知るための回転数センサ（１）１４４、駆動軸１１２（ＭＧ２）の回転数を知るための回転数センサ（２）１４６、およびシフトレバーに設けられシフト切替え指示Ｓｐｏｓを検出するシフトポジションセンサ１６２などが接続されている。この他、制御装置１８０には、図示しないブレーキペダルに設けられたブレーキペダルポジションセンサなども接続されている。

なお、制御装置１８０とＥＦＩ−ＥＣＵ１７０の機能を１つのコンピュータで実現しても良い。また、制御装置１８０は、さらに細分化された複数のＥＣＵ（モータ制御ＥＣＵ、ブレーキＥＣＵ、バッテリ管理ＥＣＵ等）で実現されるものであっても良い。このように構成された制御装置全体のいずれかの部分で後に説明するエンジン１５０の失火判定が実行される。失火判定は、制御装置１８０において実行されてもよいし、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０において実行されてもよい。すなわち、本実施の形態においては、制御装置１８０においてエンジンの回転変動量を算出して失火判定を行なうとして説明するが、ＥＦＩ−ＥＣＵ１７０側でエンジン回転数を処理して回転変動量を算出して失火判定を行なうようにしてもよい。

サンギヤ軸１２５には、回転数センサ（１）１４４が設けられる。回転数センサ（１）１４４は、サンギヤ軸１２５、すなわち、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ（１）を検出する。回転数センサ（１）１４４は、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ（１）を示す信号を制御装置１８０に送信する。

リングギヤ軸１２６と駆動軸１１２は機械的に結合されているため、本実施の形態では、駆動軸１１２の回転数を知るための回転数センサ（２）１４６をリングギヤ軸１２６に設け、モータジェネレータＭＧ２の回転Ｎｍ（２）を制御するためのセンサと共用している。

また、制御装置１８０は、サンギヤ軸１２５の回転角度θｓ、リングギヤ軸１２６の回転角度θｒ、第１のインバータ１９１からの電流値Ｉｕ（１），Ｉｖ（２）、第２のインバータ１９２からの電流値Ｉｕ（２），Ｉｖ（２）、バッテリ１９４の残容量を示す充電状態ＳＯＣなどの入力を受け、これらを用いてモータ制御等を行なう。さらに、警告灯１８２は、制御装置１８０からの警告灯制御信号に基づいて点灯する。

エンジン１５０は、８気筒である。エンジン１５０は、各気筒において吸入行程および圧縮行程の後にピストン（図示せず）の上死点付近で点火され、膨張行程および排気行程を経て作動する。

図２に示すように、クランクシャフト１５６が７２０°ＣＡ（Crank Angle）回転する毎に＃１〜＃８の複数の気筒が予め定められた点火順序で点火する。本実施の形態において、予め定められた点火順序は、＃１、＃８、＃４、＃３、＃６、＃５、＃７および＃２の順序であるとして説明するが、特にこのような点火順序に限定されるものではない。

たとえば、＃１の気筒が圧縮行程と膨張行程との間の圧縮上死点に基づく時期に点火されてから、クランクシャフト１５６が圧縮上死点から９０°ＣＡ回転した後に圧縮上死点あるいは圧縮上死点の前後となる＃８の気筒が点火され、クランクシャフト１５６がさらに９０°ＣＡ回転した後に圧縮上死点あるいは圧縮上死点の前後となる＃４の気筒が点火される。その後、クランクシャフト１５６が９０°ＣＡ回転する毎に、＃３、＃６、＃５、＃７および＃２が順に圧縮上死点の前後で点火されていく。

また、本実施の形態においては、クランクシャフト１５６が７２０°ＣＡ回転する期間を１サイクルとして説明する。

以上のような構成を有する車両において、本発明は、制御装置１８０が、複数の気筒のうちのいずれかの気筒（１）における圧縮上死点から気筒（１）の次に点火する気筒（２）における圧縮上死点までの期間においてエンジン回転数が減速側に変化量（１）以上で変化するという条件（１）と、気筒（２）における圧縮上死点から気筒（２）の次に点火する気筒（３）における圧縮上死点までの間においてエンジン回転数が加速側に変化量（２）以上で変化するという条件（２）とが成立した場合、エンジン１５０に失火が発生したと判定する点を特徴とする。

図３に、本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置１８０の機能ブロック図を示す。制御装置１８０は、失火検出開始判定部４００と、ランダム失火仮判定部４０２と、ランダム失火本判定部４０４と、警告灯制御部４０６とを含む。

失火検出開始判定部４００は、エンジン１５０の作動時において失火検出を開始する予め定められた条件（以下、失火検出開始条件と記載する）が成立するか否かを判定する。失火検出開始条件は、たとえば、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷率とについての条件である。

具体的には、失火検出開始条件は、現在のエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷率とが予め設定された領域内であるという条件である。失火検出開始判定部４００は、たとえば、現在のエンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷率とが予め設定された領域内である場合に失火検出開始条件が成立すると判定する。予め設定された領域は、たとえば、エンジン回転数が増加するほどエンジン負荷率の下限値が増加する領域が設定される。予め設定された領域は、実験等により適合すればよい。また、失火検出開始判定部４００は、たとえば、エンジン１５０が始動した後の、クランクシャフト１５６の２回転目の終わりから失火検出開始条件が成立するか否かの判定を開始する。

なお、失火検出開始判定部４００は、たとえば、エアフローメータ３１０により検出される吸入空気量に基づいてエンジン負荷率を演算すればよい。また、失火検出開始判定部４００は、吸入空気量に代えて吸気管圧力に基づいてエンジン負荷率を演算するようにしてもよい。

さらに、失火検出開始判定部４００は、たとえば、失火検出開始条件が成立すると、検出開始判定フラグをオンするようにしてもよい。

ランダム失火仮判定部４０２は、失火検出開始条件が成立した場合に、ランダム失火仮判定条件が成立するか否かを判定する。ランダム失火仮判定部４０２は、エンジン１５０の回転変動量についてのしきい値に基づいてランダム失火仮判定条件が成立するか否かを判定する。

なお、本実施の形態において、ランダム失火仮判定部４０２におけるランダム失火仮判定条件の成立の有無の判定は、失火検出開始条件が成立することを前提として説明するが、特にこれに限定されるものではなく、ランダム失火仮判定部４０２は、失火検出開始条件の成立の有無にかかわらず、ランダム失火仮判定条件の成立の有無を判定するようにしてもよい。すなわち、ランダム失火仮判定部４０２は、エンジン１５０の全作動領域においてランダム失火仮判定条件の成立の有無を判定するようにしてもよい。

ランダム失火仮判定部４０２は、たとえば、クランクポジションセンサ１５２により検出されるクランクシャフト１５６の回転角度が所定角度だけ変化する時間を計測し、これの差分を求め、差分の変動を観測することによって回転変動量を検出する。本実施の形態において、所定角度は、たとえば、３０°ＣＡである。以下の説明において、クランクシャフト１５６が３０°ＣＡ回転するのに要する時間をＴ３０とも記載する。

ランダム失火仮判定条件は、たとえば、エンジン１５０の回転変動量がしきい値Ｔｈ（１）以上であるという条件である。しきい値Ｔｈ（１）は、エンジン１５０の負荷率すなわち、吸入空気量が増加するほどしきい値を増加させるようにしてもよい。すなわち、ランダム失火仮判定部４０２は、たとえば、エアフローメータ３１０により検出される現在の吸入空気量がＱａｉｒ（０）である場合は、図４に示すマップを用いてＴｈ（１）を算出するようにしてもよい。

あるいは、しきい値Ｔｈ（１）は、エンジン回転数Ｎｅが増加するほどしきい値を減少させるように設定されるようにしてもよい。すなわち、ランダム失火仮判定部４０２は、たとえば、クランクポジションセンサ１５２により検出される現在のエンジン回転数がＮｅ（０）である場合は、図５に示すマップを用いてＴｈ（１）を算出するようにしてもよい。

あるいは、しきい値Ｔｈ（１）は、エンジン１５０の吸入空気量とエンジン回転数Ｎｅとに基づいて設定するようにしてもよい。すなわち、しきい値Ｔｈ（１）は、エンジン１５０の吸入空気量が増加するほど値を増加させ、かつ、エンジン回転数が増加するほど値を減少させるように設定するようにしてもよい。

たとえば、ランダム失火仮判定部４０２は、図６に示すように、現在の吸入空気量Ｑａｉｒ（１）と、現在のエンジン回転数Ｎｅ（１）と、エンジン回転数と吸入空気量としきい値Ｔｈ（１）との関係を示すマップとに基づいてしきい値Ｔｈ（１）を算出するようにしてもよい。エンジン回転数と吸入空気量としきい値Ｔｈ（１）との関係を示すマップは、実験等により適合すればよい。なお、図６に示すマップには、吸入空気量Ｑａｉｒ（１）とエンジン回転数Ｎｅ（１）とに対応するしきい値Ｔｈ（１）のみを図示する。

あるいは、ランダム失火仮判定部４０２は、吸入空気量に基づいて補正値（１）を算出し、エンジン回転数に基づいて補正値（２）を算出し、しきい値Ｔｈ（１）の初期値に補正値（１）および補正値（２）を加算した値をしきい値Ｔｈ（１）とするようにしてもよい。

ランダム失火仮判定部４０２は、気筒（１）の圧縮上死点から気筒（２）の圧縮上死点までの期間におけるエンジン１５０の回転変動量（すなわち、Ｔ３０の変化量）がしきい値Ｔｈ（１）以上である場合は、ランダム失火仮判定条件が成立すると判定する。また、ランダム失火仮判定部４０２は、エンジン１５０の回転変動量がしきい値Ｔｈ（１）よりも小さい場合は、ランダム失火仮判定条件が成立しないと判定する。すなわち、ランダム失火仮判定部４０２は、失火が発生していないと判定する。

なお、ランダム失火仮判定部４０２は、たとえば、検出開始判定フラグがオンであると、ランダム失火仮判定条件が成立するか否かを判定し、ランダム失火仮判定条件が成立すると、仮判定フラグをオンするようにしてもよい。

ランダム失火本判定部４０４は、ランダム失火仮判定条件が成立した場合に、ランダム失火本判定条件が成立するか否かを判定する。ランダム失火本判定部４０４は、複数の気筒のうちのいずれか一つの気筒（１）における圧縮上死点から気筒（１）の次に点火される気筒のおける圧縮上死点までの期間において、エンジン回転数Ｎｅが減速側に変化量（１）以上で変化し、気筒（２）における圧縮上死点から気筒（２）の次に点火される気筒（３）における圧縮上死点までの期間において、エンジン回転数Ｎｅが加速側に変化量（２）以上で変化するというランダム失火本判定条件が成立するか否かを判定する。

本実施の形態において、ランダム失火本判定部４０４は、気筒（１）の圧縮上死点におけるＴ３０と、気筒（２）の圧縮上死点におけるＴ３０と比較したときにしきい値Ｔｈ（２）以上増加した場合に、エンジン回転数が減速側に変化量（１）以上で変化したという条件（１）が成立したと判定する。

さらに、ランダム失火本判定部４０４は、気筒（２）の圧縮上死点におけるＴ３０と、気筒（３）の圧縮上死点におけるＴ３０とを比較した結果、しきい値Ｔｈ（３）以上減少した場合に、エンジン回転数が加速側に変化量（２）以上で変化したという条件（２）が成立したと判定する。

ランダム失火本判定部４０４は、気筒（１）の圧縮上死点から気筒（２）の圧縮上死点までの期間においてエンジン回転数が減速側に変化量（１）以上で変化し、気筒（２）の圧縮上死点から気筒（３）の圧縮上死点までの期間においてエンジン回転数が加速側に変化量（２）以上で変化した場合に、ランダム失火本判定条件が成立したと判定する。

しきい値Ｔｈ（２）は、上述のしきい値Ｔｈ（１）と同一の値であってもよいし、異なる値であってもよい。少なくともしきい値Ｔｈ（２）は、単発的な失火がエンジン１５０に生じた場合の回転変動量に対応する値であればよく、たとえば、実験等により適合される。

しきい値Ｔｈ（３）は、気筒（２）の燃焼の際に、ダンパ１３０のバネ力がクランクシャフト１５６の回転を加速させる場合の回転変動量に対応する値であればよく、たとえば、実験等により適合される。

なお、しきい値Ｔｈ（２）、（３）は、しきい値Ｔｈ（１）と同様にエンジン回転数に応じて設定するようにしてもよいし、吸入空気量に応じて設定するようにしてもよいし、エンジン回転数および吸入空気量に応じて設定するようにしてもよい。

なお、ランダム失火本判定部４０４は、たとえば、ランダム失火仮判定フラグがオンであると、ランダム失火本判定条件が成立したか否かを判定し、ランダム失火本判定条件が成立したと判定するとランダム失火本判定フラグをオンし、ランダム失火本判定条件が成立しないとランダム失火本判定フラグをオフするようにしてもよい。

警告灯制御部４０６は、ランダム失火本判定部４０４にてランダム失火本判定条件が成立したと判定されると、失火の発生を示す表示を警告灯１８２において行なうように警告灯制御信号を生成して、警告灯１８２に対して送信する。なお、警告灯制御部４０６は、ランダム失火本判定フラグがオンされると、警告灯制御信号を警告灯１８２に対して送信するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、失火検出開始判定部４００と、ランダム失火仮判定部４０２と、ランダム失火本判定部４０４と、警告灯制御部４０６とは、いずれも制御装置１８０のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。

図７を参照して、本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置１８０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１００にて、制御装置１８０は、エンジン回転数Ｎｅを検出する。Ｓ１０２にて、制御装置１８０は、吸入空気量を検出する。

Ｓ１０４にて、制御装置１８０は、失火検出開始条件が成立するか否かを判定する。失火検出開始条件が成立すると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０６にて、制御装置１８０は、ランダム失火仮判定条件が成立するか否かを判定する。ランダム失火仮判定条件が成立すると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。もしそうでないと（Ｓ１０６にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ１０８にて、制御装置１８０は、ランダム失火本判定条件が成立するか否かを判定する。ランダム失火本判定条件が成立すると（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、処理はＳ１１０に移される。もしそうでないと（Ｓ１０８にてＮＯ）、処理はＳ１１２に移される。

Ｓ１１０にて、制御装置１８０は、ランダム失火が発生していると判定する。Ｓ１１２にて、制御装置１８０は、悪路走行による回転変動であると判定する。Ｓ１１４にて、制御装置１８０は、警告灯１８２を点灯する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置１８０の動作について図８を参照して説明する。なお、以下の説明において＃１の気筒が気筒（１）に対応し、＃８の気筒が気筒（２）に対応し、＃４の気筒が気筒（３）に対応するものとして説明するが、特に、これらに限定されるものではない。また、図８の横軸は、クランクシャフト１５６の回転角度を示す。図８の紙面左側の縦軸は、Ｔ３０の値を示し、図８の実線の変化に対応する。図８の紙面右側の縦軸は、３０°ＣＡ毎に値が１つずつ増加するカウント数を示し、図８の破線の変化に対応する。Ｔ３０は、カウント数が１つずつ増加する毎に算出される。

エンジン回転数Ｎｅが検出され（Ｓ１００）、吸入空気量が検出されると（Ｓ１０２）、失火検出開始条件が成立するか否かが判定される（Ｓ１０４）。検出されたエンジン回転数Ｎｅおよび吸入空気量に基づいて失火検出開始条件が成立したと判定されると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、ランダム失火仮判定条件が成立するか否かが判定される（Ｓ１０６）。

図８に示すように、＃１の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（０）であって、＃１の気筒の次に点火される＃８の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（１）である場合に、Ａ（１）−Ａ（０）がしきい値Ｔｈ（１）以上であれば、ランダム失火仮判定条件が成立すると判定され（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、ランダム失火本判定条件が成立するか否かが判定される（Ｓ１０８）。

図８に示すように、＃１の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（０）であって、＃１の気筒の次に点火される＃８の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（１）であって、かつ、＃８の気筒の次に点火される＃４の気筒の上死点に対応するＴ３０がＡ（２）である場合に、Ａ（１）−Ａ（０）がしきい値Ｔｈ（２）以上であって、かつ、Ａ（１）−Ａ（２）がしきい値Ｔｈ（３）以上であれば、ランダム失火本判定条件が成立すると判定され（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、ランダム失火の発生が判定されると（Ｓ１１０）、警告灯１８２が点灯される（Ｓ１１６）。また、ランダム失火本判定条件が成立しないと判定されると（Ｓ１０８にてＮＯ）、車両が悪路を走行していると判定される（Ｓ１１２）。

以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置によると、エンジンと駆動輪との間に介在するトランスミッションには回転軸の捻りを吸収するダンパが設けられるため、エンジンに単発的な失火が発生した場合には、失火による回転数の低下した後に、次に点火される気筒における燃焼時に、ダンパのバネ力が付加されてエンジン回転数を加速させることなる。したがって、気筒（１）における圧縮上死点と気筒（２）における圧縮上死点との間の期間においてエンジン回転数が減速側に変化量（１）以上で変化したか否かを判定することにより、失火の発生の可能性を判定することができ、さらに、気筒（２）における圧縮上死点と気筒（３）における圧縮上死点との間の期間においてエンジン回転数が加速側に変化量（２）以上で変化したか否かを判定することにより、失火発生後、ダンパのバネ力によりエンジン回転数の加速が発生したか否かを判定することができる。このような判定を行なうことによりエンジンに失火が発生したか否かを精度高く判定することができる。したがって、失火検出の精度を向上する内燃機関の失火検出装置および失火検出方法を提供することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置について説明する。本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置は、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置の構成と比較してランダム失火本判定条件が異なる。それ以外の構成は、上述の第１の実施の形態に係る失火検出装置の構成と同じ構成である。それらについては同じ参照符号が付してある。それらの機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

本実施の形態において、ランダム失火本判定条件は、上述の第１の実施の形態において説明した条件（１）および条件（２）に加えて、条件（１）と条件（２）とが成立した後に、ダンパ１３０よりも駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌ側の回転軸の回転数が予め定められた量だけ変化するという条件（３）を含む点に特徴を有する。

本実施の形態において、「駆動輪１１６Ｒ，１１６Ｌ側の回転軸の回転数」は、プラネタリキャリア軸１２７の回転数であるとして説明するが、特にこれに限定されるものではない。

制御装置１８０は、モータジェネレータＭＧ１の回転数Ｎｍ（１）と、モータジェネレータＭＧ２の回転数Ｎｍ（２）と、動力分割機構であるプラネタリギヤ１２０のギヤ比とに基づいてプラネタリキャリア軸１２７の回転数を算出する。なお、プラネタリキャリア軸１２７に直接回転数センサを設けて、回転数を検出するようにしてもよい。

ランダム失火本判定部４０４は、条件（１）および条件（２）が成立したと判定した場合に、判定してからエンジン１５０の状態に応じて設定される時間の経過後に予め定められた期間中のプラネタリキャリア軸１２７の変化量を算出して、算出された変化量が予め定められた値以上であるという条件（３）が成立するか否かを判定する。ランダム失火本判定部４０４は、算出された変化量が予め定められた値以上である場合に、条件（３）が成立したと判定して、エンジン１５０に失火が発生したと判定する。

なお、エンジン１５０の状態に応じて設定される時間は、失火の時点からダンパ１３０の共振により駆動輪側の回転軸の回転数に変動が発生すると予測されるまでの時間に対応して設定される。エンジン１５０の状態に応じて設定される時間は、たとえば、エンジン回転数に応じて設定される時間であって、実験等により適合される。エンジン１５０の状態に応じて設定される時間は、予め定められた時間であってもよい。また、プラネタリキャリア軸１２７の変化量を算出する予め定められた期間は、実験等により適合される。

本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置１８０が実行するプログラムの制御構造に対応するフローチャートは、前述の図３に示したフローチャートの処理と同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置１８０の動作について図９を参照して説明する。なお、図９の横軸は時間を示す。図９の紙面左側の縦軸は、Ｔ３０の値を示し、図９の破線の変化に対応する。図９の紙面右側の縦軸は、インプットシャフト回転数、すなわち、プラネタリキャリア軸１２７の回転数を示し、図９の実線の変化に対応する。

エンジン回転数Ｎｅが検出され（Ｓ１００）、吸入空気量が検出されると（Ｓ１０２）、失火検出開始条件が成立するか否かが判定される（Ｓ１０４）。検出されたエンジン回転数Ｎｅおよび吸入空気量に基づいて失火検出開始条件が成立したと判定されると（Ｓ１０４にてＹＥＳ）、ランダム失火仮判定条件が成立するか否かが判定される（Ｓ１０６）。

すなわち、図９の破線に示すように、時間Ｔ（０）にて、＃１の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（０）であって、＃１の気筒の次に点火される＃８の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（１）である場合に、Ａ（１）−Ａ（０）がしきい値Ｔｈ（１）以上であれば、ランダム失火仮判定条件が成立すると判定され（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、ランダム失火本判定条件が成立するか否かが判定される（Ｓ１０８）。

時間Ｔ（１）にて、＃１の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（０）であって、＃１の気筒の次に点火される＃８の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（１）であって、かつ、＃８の気筒の次に点火される＃４の気筒の上死点に対応するＴ３０の値がＡ（２）である場合に、Ａ（１）−Ａ（０）がしきい値Ｔｈ（２）以上であって、かつ、Ａ（１）−Ａ（２）がしきい値Ｔｈ（３）以上であって、条件（１）および（２）が成立してから予め定められた時間が経過した後の時間Ｔ（２）から予め定められた期間が経過する時間Ｔ（３）までのプラネタリキャリア軸１２７の回転数の変化量（Ｎｉｎ（１）−Ｎｉｎ（０））が予め定められた値以上であれば、ランダム失火本判定条件が成立すると判定され（Ｓ１０８にてＹＥＳ）、ランダム失火の発生が判定されると（Ｓ１１０）、警告灯１８２が点灯される（Ｓ１１４）。また、ランダム失火本判定条件が成立しないと判定されると（Ｓ１０８にてＮＯ）、車両が悪路を走行していると判定される（Ｓ１１２）。

以上のようにして、本実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置によると、上述の第１の実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置による効果に加えて、エンジンに失火が発生した後、ダンパの共振によりダンパの駆動側の回転軸の変動は大きくなるため、条件（１）および（２）が成立した後に、回転軸の変動の有無を判定することによりエンジンに失火が発生したか否かをより精度高く判定することができる。

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

第１の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。 エンジンの点火順序を示す図である。 第１の実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置の機能ブロック図である。 吸入空気量としきい値Ｔｈ（１）との関係を示す図である。 エンジン回転数としきい値Ｔｈ（１）との関係を示す図である。 吸入空気量とエンジン回転数としきい値Ｔｈ（１）との関係を示す図である。 第１の実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置で実行されるプログラムのフローチャートである。 第１の実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第２の実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置である制御装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１ 車両、１１２ 駆動軸、１１６Ｒ，１１６Ｌ 駆動輪、１１９ ケース、１２０ プラネタリギヤ、１２１ サンギヤ、１２２ リングギヤ、１２３ プラネタリピニオンギヤ、１２４ プラネタリキャリア、１２５ サンギヤ軸、１２６ リングギヤ軸、１２７ プラネタリキャリア軸、１２９ チェーンベルト、１３０ ダンパ、１３１，１４１ 三相コイル、１３２，１４２ ロータ、１３３，１４３ ステータ、１４４，１４６ 回転数センサ、１５０ エンジン、１５２ クランクポジションセンサ、１５４ 気筒、１５６ クランクシャフト、１６２ シフトポジションセンサ、１６５ アクセルペダルポジションセンサ、１８０ 制御装置、１８２ 警告灯、１９１，１９２ インバータ、１９４ バッテリ、２００ トランスミッション、３００ 吸気システム、３０２ スロットルモータ、３０４ スロットルポジションセンサ、３０６ スロットルバルブ、３０８ エアクリーナ、３１０ エアフローメータ、３１２ 吸気通路、３１４ 吸入口、４００ 失火検出開始判定部、４０２ ランダム失火仮判定部、４０４ ランダム失火本判定部、４０６ 警告灯制御部、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

Claims (10)

1. 車両に搭載された、複数の気筒を有する内燃機関の失火を検出する失火検出装置であって、前記車両は、前記内燃機関と、駆動輪と、前記内燃機関の出力トルクを前記駆動輪に伝達する伝達機構とを含み、前記伝達機構は、前記内燃機関の出力トルクに基づく前記伝達機構の構成部品の捻りを吸収するダンパを含み、前記複数の気筒の各々は、圧縮行程と膨張行程との間の圧縮上死点に基づく時期に点火され、
   前記内燃機関の出力軸の回転数を検出するための第１の検出手段と、
   前記ダンパよりも前記駆動輪側の回転軸の回転数を検出するための第２の検出手段と、
   前記第１および第２の検出手段の出力に基づいて失火の有無を判定するための判定手段とを含み、
   前記判定手段は、前記複数の気筒のうちの第１の気筒における圧縮上死点から前記第１の気筒の次に点火する第２の気筒における圧縮上死点までの期間において前記出力軸の回転数が減速側に第１の変化量以上で変化するという第１の条件と、前記第２の気筒における圧縮上死点から前記第２の気筒の次に点火する第３の気筒における圧縮上死点までの期間において前記出力軸の回転数が加速側に第２の変化量以上で変化するという第２の条件とが成立した後に、前記駆動輪側の回転軸の回転数が予め定められた量だけ変化するという第３の条件が成立した場合、前記内燃機関に失火が発生したと判定する、内燃機関の失火検出装置。
2. 前記判定手段は、前記第１、２の条件が成立してから前記内燃機関の状態に応じて設定される時間が経過した後に、前記第３の条件が成立したか否かを判定する、請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置。
3. 前記車両は、第１、第２モータジェネレータをさらに含み、
   前記伝達機構は、前記第１、第２モータジェネレータと前記内燃機関との間で動力を分割する動力分割機構をさらに含み、
   前記ダンパは、前記内燃機関と前記動力分割機構との間に設けられる、請求項１または２に記載の内燃機関の失火検出装置。
4. 前記伝達機構は、前記ダンパに加えてロックアップクラッチが設けられる自動変速機をさらに含む、請求項１または２に記載の内燃機関の失火検出装置。
5. 前記伝達機構は、前記ダンパに加えてクラッチ機構が設けられる手動変速機をさらに含む、請求項１または２に記載の内燃機関の失火検出装置。
6. 車両に搭載された、複数の気筒を有する内燃機関の失火を検出する失火検出方法であって、前記車両は、前記内燃機関に加えて、駆動輪と、前記内燃機関の出力トルクを前記駆動輪に伝達する伝達機構とを含み、前記伝達機構は、前記内燃機関の出力トルクに基づく前記伝達機構の構成部品の捻りを吸収するダンパを含み、前記複数の気筒の各々は、圧縮行程と膨張行程との間の圧縮上死点に基づく時期に点火され、
   前記内燃機関の出力軸の回転数を検出する検出ステップと、
   前記ダンパよりも前記駆動輪側の回転軸の回転数を検出するステップと、
   前記検出ステップと前記駆動輪側の回転軸の回転数を検出するステップとにおける検出結果に基づいて失火の有無を判定する判定ステップとを含み、
   前記判定ステップは、前記複数の気筒のうちの第１の気筒における圧縮上死点から前記第１の気筒の次に点火する第２の気筒における圧縮上死点までの期間において前記出力軸の回転数が減速側に第１の変化量以上で変化するという第１の条件と、前記第２の気筒に
   おける圧縮上死点から前記第２の気筒の次に点火する第３の気筒における圧縮上死点までの期間において前記出力軸の回転数が加速側に第２の変化量以上で変化するという第２の条件とが成立した後に、前記駆動輪側の回転軸の回転数が予め定められた量だけ変化するという第３の条件が成立した場合、前記内燃機関に失火が発生したと判定する、内燃機関の失火検出方法。
7. 前記判定ステップは、前記失火条件が成立してから前記内燃機関の状態に応じて設定される時間が経過した後に、前記第３の条件が成立するか否かを判定する、請求項６に記載の内燃機関の失火検出方法。
8. 前記車両は、第１、第２モータジェネレータをさらに含み、
   前記伝達機構は、前記第１、第２モータジェネレータと前記内燃機関との間で動力を分割する動力分割機構をさらに含み、
   前記ダンパは、前記内燃機関と前記動力分割機構との間に設けられる、請求項６または７に記載の内燃機関の失火検出方法。
9. 前記伝達機構は、前記ダンパに加えてロックアップクラッチが設けられる自動変速機をさらに含む、請求項６または７に記載の内燃機関の失火検出方法。
10. 前記伝達機構は、前記ダンパに加えてクラッチ機構が設けられる手動変速機をさらに含む、請求項６または７に記載の内燃機関の失火検出方法。

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