JP4697046B2 - 内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関装置および内燃機関の失火判定方法に関し、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こうした内燃機関装置における内燃機関の失火判定方法に関する。

従来、この種の内燃機関装置としては、エンジンのクランク軸が所定角度を回転する時間信号から計算される燃焼パラメータが車両の振動と共振して二次振動を生じるときには、燃焼パラメータを補償してエンジンのいずれかの気筒が失火しているか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、燃焼パラメータの補償として、車体の固有振動の周波数を除去する一種のバンドパスフィルタを燃焼パラメータに施している。
特開平１０−２３１７５０号公報

上述の内燃機関装置では、連続する２気筒が失火したときには、失火を誤検出する場合が生じる。これは、連続する２気筒が失火したときには、失火の影響による共振成分が大きく、バンドパスフィルタを燃焼パラメータに施しても、車体の固有振動の周波数を十分に除去することができないためと、考えられる。

本発明の内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法は、ダンパ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連続する２気筒が失火する２気筒連続失火をより確実に精度よく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これを搭載する車両並びに内燃機関の失火判定方法は、２気筒連続失火における失火している気筒をより確実に精度よく特定することを目的の一つとする。

本発明の内燃機関装置およびこれを搭載する車両並びに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の所定の単位回転角毎に該所定の単位回転角を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、
前記演算された単位回転角回転所要時間の第１の所定角度の差分である第１所要時間差分を演算すると共に該演算した第１所要時間差分の第２の所定角度の差分である判定用所要時間差分を演算し、該演算した判定用所要時間差分に基づいて前記複数の気筒のうちいずれかの連続する２気筒が失火している２気筒連続失火を判定する連続失火判定手段と、
前記連続失火判定手段により２気筒連続失火を判定したとき、前記演算された単位回転角回転所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響成分を抽出する共振影響成分抽出処理を施して共振影響成分を取得すると共に該取得した共振影響成分に基づいて前記内燃機関の複数の気筒のうち失火している気筒を特定する失火気筒特定手段と、
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出力軸の所定の単位回転角毎に所定の単位回転角を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し、演算した単位回転角回転所要時間の第１の所定角度の差分である第１所要時間差分を演算すると共に演算した第１所要時間差分の第２の所定角度の差分である判定用所要時間差分を演算し、この演算した判定用所要時間差分に基づいて複数の気筒のうちいずれかの連続する２気筒が失火している２気筒連続失火を判定する。これにより、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連続する２気筒が失火する２気筒連続失火をより確実に精度よく判定することができる。そして、２気筒連続失火を判定したときには、演算した単位回転角回転所要時間にねじれ要素の共振による影響成分を抽出する共振影響成分抽出処理を施して共振影響成分を取得すると共にこの取得した共振影響成分に基づいて内燃機関の複数の気筒のうち失火している気筒を特定する。これにより、２気筒連続失火における失火している気筒をより確実に精度よく特定することができる。

こうした本発明の内燃機関装置において、前記第１所要時間差分は各気筒の圧縮行程の上死点の９０度前に対応する単位回転角回転所要時間と上死点の６０度前に対応する単位回転角回転所要時間との差分であり、前記判定用所要時間差分は前記第１所要時間差分と該第１所要時間差分の３６０度前に対応する第１所要時間差分との差分であるものとすることもできる。また、前記連続失火判定手段は、前記演算した判定用所要時間差分が予め定めた閾値より大きいときに２気筒連続失火を判定する手段であるものとすることもできる。

また、本発明の内燃機関装置において、前記失火気筒特定手段は、前記内燃機関からのトルク出力による回転数の変動成分の基準点である回転変動成分基準点と失火している２気筒のうちの一方の気筒のサイクルにおける基準点である失火気筒基準点との位相差である第１位相差と前記取得した共振影響成分の基準点である影響成分基準点と前記回転変動成分基準点との位相差である第２位相差とに基づいて失火している気筒を特定する手段であるものとすることもできる。この場合、前記失火気筒特定手段は、前記影響成分基準点と前記第２位相差とにより前記回転変動成分基準点を求め、該求めた回転変動成分基準点と前記第１位相差とにより失火気筒基準点を求め、該求めた失火気筒基準点に対応する気筒と該気筒と対になる気筒とを失火気筒として特定する手段であるものとすることもできる。

さらに、本発明の内燃機関装置において、前記共振影響成分抽出処理は、前記ねじれ要素の共振周波を含む周波数帯の領域だけを通過するバンドパスフィルタを施す処理であるものとすることもできる。こうすれば、ねじれ要素の共振周波数を含む領域だけを効率よく得ることができ、失火気筒をより精度よく特定することができる。

本発明の内燃機関装置において、前記ねじれ要素を介して前記内燃機関の出力軸に接続されると共に前記駆動軸に接続され、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電力動力入出力手段を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、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軸のうちのいずれか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。

本発明の車両は、上述のいずれかの態様の本発明の内燃機関装置、即ち、基本的には、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の所定の単位回転角毎に該所定の単位回転角を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、前記演算された単位回転角回転所要時間の第１の所定角度の差分である第１所要時間差分を演算すると共に該演算した第１所要時間差分の第２の所定角度の差分である判定用所要時間差分を演算し、該演算した判定用所要時間差分に基づいて前記複数の気筒のうちいずれかの連続する２気筒が失火している２気筒連続失火を判定する連続失火判定手段と、前記連続失火判定手段により２気筒連続失火を判定したとき、前記演算された単位回転角回転所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響成分を抽出する共振影響成分抽出処理を施して共振影響成分を取得すると共に該取得した共振影響成分に基づいて前記内燃機関の複数の気筒のうち失火している気筒を特定する失火気筒特定手段と、を備える内燃機関装置を動力源として搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてな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装置を搭載するから、本発明の内燃機関装置が奏する効果、例えば、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連続する２気筒が失火する２気筒連続失火をより確実に精度よく判定することができる効果や２気筒連続失火における失火している気筒をより確実に精度よく特定することができる効果などと同様な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、
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における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出力軸の所定の単位回転角毎に該所定の単位回転角を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し、
前記演算した単位回転角回転所要時間の第１の所定角度の差分である第１所要時間差分を演算すると共に該演算した第１所要時間差分の第２の所定角度の差分である判定用所要時間差分を演算し、該演算した判定用所要時間差分に基づいて前記複数の気筒のうちいずれかの連続する２気筒が失火している２気筒連続失火を判定し、
前記２気筒連続失火を判定したときには、前記演算した単位回転角回転所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響成分を抽出する共振影響成分抽出処理を施して共振影響成分を取得すると共に該取得した共振影響成分に基づいて前記内燃機関の複数の気筒のうち失火している気筒を特定する、
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、内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて内燃機関の出力軸の所定の単位回転角毎に所定の単位回転角を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し、演算した単位回転角回転所要時間の第１の所定角度の差分である第１所要時間差分を演算すると共に演算した第１所要時間差分の第２の所定角度の差分である判定用所要時間差分を演算し、この演算した判定用所要時間差分に基づいて複数の気筒のうちいずれかの連続する２気筒が失火している２気筒連続失火を判定する。これにより、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連続する２気筒が失火する２気筒連続失火をより確実に精度よく判定することができる。そして、２気筒連続失火を判定したときには、演算した単位回転角回転所要時間にねじれ要素の共振による影響成分を抽出する共振影響成分抽出処理を施して共振影響成分を取得すると共にこの取得した共振影響成分に基づいて内燃機関の複数の気筒のうち失火している気筒を特定する。これにより、２気筒連続失火における失火している気筒をより確実に精度よく特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、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に取り付けられた変速機３５と、この変速機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にダンパ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。なお、変速機３５は、Ｈｉギヤの状態とＬｏギヤの状態の２段変速の変速機として構成されている。

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、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の各気筒のうち２気筒が連続して失火しているの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２気筒連続失火検出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。

２気筒連続失火検出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とクランクシャフト２６が３０度回転するのに要する３０度所要時間Ｔ３０と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のＮ３０，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を入力し（ステップＳ２００）、３０度を３６０度で割った値を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（Ｎ３０＝（３０／３６０）／所要時間）を計算し（ステップＳ２１０）、これの逆数をとって３０度所要時間Ｔ３０（Ｔ３０＝１／Ｎ３０）を計算する（ステップＳ２２０）、ことにより求めることができる。

続いて、各気筒の圧縮行程における上死点より９０度前の３０度所要時間Ｔ３０からその気筒の圧縮行程における上死点より３０度前の３０度所要時間Ｔ３０を減じた値としてその気筒の上死点より３０度前のタイミングにおける所要時間差分Ｄ３９として計算すると共に（ステップＳ１１０）、計算した所要時間差分Ｄ３９と３６０度前の所要時間差分Ｄ３９との差分を判定用差分Ｊ３６０として計算する（ステップＳ１２０）。そして、判定用差分Ｊ３６０が閾値Ｊｒｅｆより大きいか否かを判定する（ステップＳ１３０）。所要時間差分Ｄ３９は、ダンパ２８のねじれ共振の影響が小さければ、エンジン２２の燃焼（爆発）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（爆発）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が、ダンパ２８のねじれ共振の影響が大きいときには、このねじれ共振の影響により失火していても負の値となったり正常に燃焼していても負の値となったりする。判定用差分Ｊ３６０は、ダンパ２８のねじれ共振が生じても、その気筒が失火していれば失火している気筒の所要時間差分Ｄ３９と正常に燃焼している気筒の所要時間差分Ｄ３９との差となるから必ず正の比較的大きな値となる。特に２気筒連続失火では、その傾向が顕著となる。実施例では、これを利用して判定用差分Ｊ３６０が閾値Ｊｒｅｆより大きいときに２気筒連続失火として判定するので
ある。点火順における４番気筒と５番気筒とが失火しているときのクランク角ＣＡと３０度所要時間Ｔ３０の変動成分（ＡＣ成分）と所要時間差分Ｄ３９と判定用差分Ｊ３６０の時間変化の一例を図５に示す。図示するように、点火順の４番気筒、５番気筒の判定用差分Ｊ３６０が閾値Ｊｒｅｆより大きくなっている。なお、判定用差分Ｊ３６０が閾値Ｊｒｅｆより小さいときには、失火は生じていないと判断し、２気筒連続失火検出処理を終了する。

判定用差分Ｊ３６０が閾値Ｊｒｅｆより大きいと判定されたときには、３０度回転数Ｎ３０やエンジン２２の回転数Ｎｅ，変速機３５の現在のギヤ段を入力し（ステップＳ１４０）、入力した３０度回転数Ｎ３０に対してエンジン２２の回転数Ｎｅの半分となる周波数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ＦＮ３０を得る（ステップＳ１５０）。２気筒連続失火の場合、失火の周波数は、エンジン２２の回転数Ｎｅの半分の周波数となり、これがダンパ２８のねじれ共振を生じさせるから、このバンドパスフィルタによって得られるフィルタ後回転数ＦＮ３０は、ダンパ２８のねじれ共振によってエンジン２２の回転数Ｎｅに与える影響成分と考えることができる。バンドパスフィルタのボード線図の一例を図６に示す。このバンドパスフィルタでは、エンジン２２の回転数Ｎｅの半分の周波数がゲインが最も大きな周波数となるように合わせればよい。

続いて、フィルタ後回転数ＦＮ３０の基準位置、即ち、フィルタ後回転数ＦＮ３０の周期における始点（正弦曲線における０度）のクランク角ＣＡを基準クランク角ＣＡ（ＦＮ）として判定し（ステップＳ１６０）、エンジン２２の回転数Ｎｅと変速機３５のギヤ段とに基づいて第１位相θ１と第２位相θ２とを導出する（ステップＳ１７０）。ここで、第１位相θ１は、２気筒連続失火におけるエンジントルクによるエンジン回転数Ｎｅの変動成分の基準位置と失火している２気筒のうち先に点火される第１失火気筒の圧縮行程における上死点との位相であり、第２位相θ２は、２気筒連続失火におけるエンジントルクによるエンジン回転数Ｎｅの変動成分の基準位置とダンパ２８のねじれ共振によるエンジン回転数Ｎｅの変動成分の基準位置との位相である。失火順における３番気筒と４番気筒とが失火しているときのクランク角ＣＡとフィルタ後回転数ＦＮ３０とエンジントルクによるエンジン２２の回転数Ｎｅの変動成分の時間変化の一例を図７に示す。これにより、フィルタ後回転数ＦＮ３０の基準位置から第２位相θ２を減じたクランク角ＣＡがエンジントルクによるエンジン２２の回転数Ｎｅの変動成分の基準位置となり、この基準位置から第１位相θ１を加えたクランク角ＣＡが第１失火気筒の圧縮行程の上死点となる。なお、第１位相θ１と第２位相θ２は、エンジン２２の回転数Ｎｅと変速機３５のギヤ段とを変化させると変化するから、実施例では、実験によりエンジン２２の回転数Ｎｅと変速機３５のギヤ段との関係を求めて予めマップとしてＲＯＭ２４ｂに記憶しておき、エンジン２２の回転数Ｎｅと変速機３５のギヤ段が与えられるとマップから対応する第１位相θ１と第２位相θ２とを導出するものとした。

そして、基準クランク角ＣＡ（ＦＮ）に導出した第１位相θ１を加えると共に第２位相θ２を減じてクランク角ＣＡ（ＭＦ）を計算し（ステップＳ１８０）、このクランク角ＣＡ（ＭＦ）に対応する気筒を第１失火気筒と特定すると共に次に点火される気筒を第２失火気筒と特定して（ステップＳ１９０）、２気筒連続失火検出処理を終了する。

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装置によれば、クランクシャフト２６が３０度だけ回転するのに要する時間である３０度所要時間Ｔ３０における各気筒の圧縮行程における上死点より９０度前と３０度前の差分として所要時間差分Ｄ３９を計算すると共にこの所要時間差分Ｄ３９の３６０度差分として判定用差分Ｊ３６０を計算し、判定用差分Ｊ３６０が閾値Ｊｒｅｆより大きいときに２気筒連続失火であると判定し、さらに、クランクシャフト２６の３０度毎の回転数である３０度回転数Ｎ３０に対してダンパ２８のねじれ共振による影響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ＦＮ３０を取得し、フィルタ後回転数ＦＮ３０の基準位置である基準クランク角ＣＡ（ＦＮ）にエンジン２２の回転数Ｎｅと変速機３５のギヤ段とに基づいて定まる第１位相θ１を加えると共に第２位相θ２を減じて第１失火気筒と第２失火気筒とを特定するから、ダンパ２８のねじれ共振が生じていても、２気筒連続失火をより確実に精度よく検出することができると共に失火している２気筒を精度よく特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装置では、３０度所要時間Ｔ３０における各気筒の圧縮行程における上死点より９０度前と３０度前の差分として所要時間差分Ｄ３９を計算すると共にこの所要時間差分Ｄ３９の３６０度差分として判定用差分Ｊ３６０を計算し、判定用差分Ｊ３６０が閾値Ｊｒｅｆより大きいときに２気筒連続失火であると判定するものとしたが、３０度所要時間Ｔ３０における各気筒の圧縮行程における上死点より１２０度前と６０度前の差分として所要時間差分を計算すると共にこの所要時間差分の３６０度差分として判定用差分を計算し、計算した判定用差分が閾値Ｊｒｅｆより大きいときに２気筒連続失火であると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装置では、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度所要時間Ｔ３０やクランクシャフト２６の３０度毎の回転数である３０度回転数Ｎ３０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度所要時間Ｔ５やクランクシャフト２６の５度毎の回転数である５度回転数Ｎ５をベースとしてエンジン２２の失火を判定したり、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やクランクシャフト２６の１０度毎の回転数である１０度回転数Ｎ１０をベースとしてエンジン２２の失火を判定するなど、種々の所要時間や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かまわない。

実施例のハイブリッド自動車２０が搭載する内燃機関装置では、６気筒のエンジン２２の失火を判定するものとして説明したが、４気筒のエンジンの失火を判定するものとしてもよく、８気筒のエンジンの失火を判定するものとしてもよく、複数気筒であれば如何なるエンジン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、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とを備える装置におけるエンジン２２の失火判定装置としたが、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）に接続するもののエンジン２２の失火判定装置としてもよいし、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の失火判定装置としてもよい。

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く、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などの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。

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、内燃機関装置や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２気筒失火検出処理の一例を示すフローチャートである。 ３０度回転数Ｎ３０，３０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。 点火順における４番気筒と５番気筒とが失火しているときのクランク角ＣＡと３０度所要時間Ｔ３０の変動成分（ＡＣ成分）と所要時間差分Ｄ３９と判定用差分Ｊ３６０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ボード線図の一例を示す説明図である。 失火順における３番気筒と４番気筒とが失火しているときのクランク角ＣＡとフィルタ後回転数ＦＮ３０とエンジントルクによるエンジン２２の回転数Ｎｅの変動成分の時間変化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、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 (10)

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の所定の単位回転角毎に該所定の単位回転角を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、
   前記演算された単位回転角回転所要時間のうち第１の所定角度だけ回転した位置に対応する２つの単位回転角回転所要時間の差分として第１所要時間差分を演算すると共に該演算した第１所要時間差分のうち第２の所定角度だけ回転した位置に対応する２つの第１所要時間差分の差分として判定用所要時間差分を演算し、該演算した判定用所要時間差分に基づいて前記複数の気筒のうちいずれかの連続する２気筒が失火している２気筒連続失火を判定する連続失火判定手段と、
   前記連続失火判定手段により２気筒連続失火を判定したとき、前記演算された単位回転角回転所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響成分を抽出する共振影響成分抽出処理を施して共振影響成分を取得すると共に該取得した共振影響成分に基づいて前記内燃機関の複数の気筒のうち失火している気筒を特定する失火気筒特定手段と、
   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、
   前記第１所要時間差分は、各気筒の圧縮行程の上死点の９０度前に対応する単位回転角回転所要時間と上死点の６０度前に対応する単位回転角回転所要時間との差分であり、
   前記判定用所要時間差分は、前記第１所要時間差分と該第１所要時間差分の３６０度前に対応する第１所要時間差分との差分である、
   内燃機関装置。
3. 前記連続失火判定手段は、前記演算した判定用所要時間差分が予め定めた閾値より大きいときに２気筒連続失火を判定する手段である請求項１または２記載の内燃機関装置。
4. 前記失火気筒特定手段は、前記内燃機関からのトルク出力による回転数の変動成分の周期における始点としての回転変動成分基準点と失火している２気筒のうちの先に点火される気筒の圧縮行程における上死点としての失火気筒基準点との位相差である第１位相差と前記取得した共振影響成分の周期における始点としての影響成分基準点と前記回転変動成分基準点との位相差である第２位相差とに基づいて失火している気筒を特定する手段である請求項１ないし３いずれか記載の内燃機関装置。
5. 前記失火気筒特定手段は、前記影響成分基準点と前記第２位相差とにより前記回転変動成分基準点を求め、該求めた回転変動成分基準点と前記第１位相差とにより失火気筒基準点を求め、該求めた失火気筒基準点に対応する気筒と該気筒と対になる気筒とを失火気筒として特定する手段である請求項４記載の内燃機関装置。
6. 前記共振影響成分抽出処理は、前記ねじれ要素の共振周波を含む周波数帯の領域だけを通過するバンドパスフィルタを施す処理である請求項１ないし５いずれか記載の内燃機関装置。
7. 前記ねじれ要素を介して前記内燃機関の出力軸に接続されると共に前記駆動軸に接続され、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電力動力入出力手段を備える請求項１ないし６いずれか記載の内燃機関装置。
8. 前記電力動力入出力手段は、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軸のうちのいずれか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請求項７記載の内燃機関装置。
9. 請求項１ないし８いずれか記載の内燃機関装置を動力源として搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなる車両。
10. 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における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出力軸の所定の単位回転角毎に該所定の単位回転角を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し、
    前記演算した単位回転角回転所要時間のうち第１の所定角度だけ回転した位置に対応する２つの単位回転角回転所要時間の差分として第１所要時間差分を演算すると共に該演算した第１所要時間差分のうち第２の所定角度だけ回転した位置に対応する２つの第１所要時間差分の差分として判定用所要時間差分を演算し、該演算した判定用所要時間差分に基づいて前記複数の気筒のうちいずれかの連続する２気筒が失火している２気筒連続失火を判定し、
    前記２気筒連続失火を判定したときには、前記演算した単位回転角回転所要時間に前記ねじれ要素の共振による影響成分を抽出する共振影響成分抽出処理を施して共振影響成分を取得すると共に該取得した共振影響成分に基づいて前記内燃機関の複数の気筒のうち失火している気筒を特定する、
    ことを特徴とする内燃機関の失火判定方法。

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