(57)【要約】      （修正有）【課題】排気再循環（ＥＧＲ）や空燃比を希薄にする燃焼手段を用いると、不定期に消炎が発生して、トルク変動が増大することによって、点火前の筒内圧力検知による方法では十分な燃焼安定が得られなくなることを防止する。【解決手段】アフローセンサで検出した吸入空気量と、燃料噴射弁の開弁時間から算出した、クランク角度毎の筒内圧力に対して、点火後の筒内圧力との差を計算する。差が予め定めた閾値以上の場合は消炎発生と判定し、発電機における発電を停止するように制御する。発電機における発電を停止することにより、発電機の作動トルクが低減する。以上により、消炎に伴う燃焼トルクの低減分と発電機の作動トルク低減分を相殺できるものである。【選択図】図９Ｄ
2019002307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒と、動力を供給するモータと、を有する内燃機関を制御する車両用制御装置において、
前記複数の気筒のうち、ある気筒の消炎を検知した場合に当該気筒のピストン上死点において前記モータを駆動することで動力を供給するように制御する制御部を備えた車両用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記内燃機関は、前記複数の気筒のピストン上死点に対応して周期の谷となる負荷トルクを発生するアクチュエータを有するように構成された車両用制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用制御装置において、
前記アクチュエータは、前記内燃機関により駆動して電気エネルギーを発生させるオルタネータであり、１８０ｄｅｇの周期で負荷トルクを発生するように構成された車両用制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記複数の気筒のそれぞれの気筒内部圧力を検出する圧力検出部と、
正常燃焼時における気筒内部圧力と、前記圧力検出部により検出した気筒内部圧力との差に基づいて、ある気筒の消炎を検知する消炎検知部と、を備えた車両用制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記消炎検知部は、正常燃焼時における気筒内部圧力に対し、前記圧力検出部により検出した気筒内部圧力が設定閾値以上になった場合に、当該気筒の消炎を検知する車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の車両用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近では燃料消費量の低減や排気有害ガス成分の低減のため、排気再循環（ＥＧＲ）や空燃比を希薄にする燃焼手段が提案されている。更に、例えば、火花点火と圧縮着火を併用する方式等のような新しい燃焼方法のアプローチもなされている。しかしながら、これらの方法は燃焼が不安定となり、エンジントルク変動増大による振動の増加や乗り心地悪化の要因となっている。これに対して、従来の設計手法でははずみ車（フライホイール）の慣性モーメント（イナーシャ）を増やすことで対応してきたが、アクセル信号に対する応答性の悪化、重量増に伴う燃費悪化、コスト増大などの問題が生じる。このため新たな解決策が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７４８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された方法は、点火前における筒内圧力と容積の変化から状態方程式を用いて比熱比を求める。次に、予め測定した結果に基いた相関式により、比熱比から空燃比を推定する。次に、予め測定した結果に基いた相関式により、空燃比から着火遅れ時間を推定する。次に、予め測定した結果に基いた相関式により、着火遅れ時間から、点火時期の補正時間を推定する。次に点火時期の補正時間を点火制御装置へ反映する。以上の方法により、空燃比が希薄の場合における燃焼安定化を図っている。しかし、筒内の温度分布が均一でガス流動が無いことが前提になっているため、推定精度が得られない。よって、点火前の筒内圧力検知による方法では十分な燃焼安定が得られないといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、複数の気筒と、動力を供給するモータと、を有する内燃機関を制御する車両用制御装置において、前記複数の気筒のうち、ある気筒の消炎を検知した場合に当該気筒のピストン上死点において前記モータを駆動することで動力を供給するように制御する制御部を備えた。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、排気低減に伴うエンジンのアクセル応答性や重量増を伴うことなく、エンジントルクの変動を緩和することができるものである。本発明のその他の構成、作用、効果は以下の実施例において詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明が適用される内燃機関の制御システムの構成を示す構成図である。
【図２】図１に示す制御装置が実行する制御機能で、燃料制御機能と点火制御機能を実行する制御ブロック図である。
【図３】本発明が適用される内燃機関の複数気筒の構成を示す構成図である。
【図４】多気筒内燃機関シリンダ鉛直方向から見た場合のシリンダ配置の一例である。
【図５】本発明による回転電機の駆動装置を搭載したハイブリッド型電気自動車の概略構成を示す図である。
【図６】発電機（オルタネータ）の動作原理の例を示す図である。
【図７Ａ】筒内圧センサ１４により検出される、筒内圧力の波形例である。
【図７Ｂ】筒内圧センサ１４により検出される、筒内圧力の波形例である。
【図７Ｃ】筒内圧センサ１４により検出される、正常時と消炎時の筒内圧力の差の波形例である。
【図８Ａ】本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。
【図８Ｂ】本実施例の考え方を説明するための、発電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図８Ｃ】本実施例の考え方を説明するための、回転電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図８Ｄ】本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。
【図９Ａ】本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。
【図９Ｂ】本実施例の考え方を説明するための、発電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図９Ｃ】本実施例の考え方を説明するための、回転電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図９Ｄ】本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。
【図１０Ａ】本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。
【図１０Ｂ】本実施例の考え方を説明するための、発電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図１０Ｃ】本実施例の考え方を説明するための、回転電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図１０Ｄ】本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。
【図１１Ａ】本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。
【図１１Ｂ】本実施例の考え方を説明するための、発電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図１１Ｃ】本実施例の考え方を説明するための、回転電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図１１Ｄ】本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。
【図１２Ａ】本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。
【図１２Ｂ】本実施例の考え方を説明するための、発電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図１２Ｃ】本実施例の考え方を説明するための、回転電機によるトルクの成分を説明する図である。
【図１２Ｄ】本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。本発明の詳細は以下の実施例で説明するが、本発明は内燃機関の制御装置に係り、複数気筒のうち、ある気筒の消炎を検知した場合、発電機における発電を停止するように制御することを特徴とした内燃機関の制御装置に関するものである。
【実施例】
【０００９】
図１は本発明が適用される内燃機関の制御システムを示している。多気筒（ここでは４気筒）で構成される内燃機関１において、外部からの空気はエアクリーナ２を通過し、吸気管３、コレクタ４を経てシリンダ内に流入する。流入空気量はスロットル弁５により調節され、この調節された流入空気量が流量センサ６において検出される。また、図示しない吸気温センサで吸気温が検出される。スロットル弁５は電動機で駆動される電子スロットル弁でも良いものであり、最近ではこの電子スロットル弁が主流である。
【００１０】
クランク角センサ７ではリングギア８によってクランク軸の所定回転角、例えば１０゜毎の信号と燃焼周期毎の信号が出力される。水温センサ３０は内燃機関の冷却水温度を検出し、また、図示しないアクセル踏み込み量センサはアクセルの踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。このアクセル踏み込み量センサの出力は制御装置１８によって電子スロットル弁５の開度に変換され、これに基づいて電子スロットル弁５が制御される。
【００１１】
本実施例ではアクセル踏み込み量センサの信号を用いて加速運転の判断を行なうように構成されている。アクセル踏み込み量センサは運転者の運転操作の意図を最も早く反映させることができるので、加速運転の判断に用いるのが望ましいものである。
【００１２】
燃料タンク９内の燃料は、燃料ポンプ１０によって、吸引、加圧された後、プレッシャーレギュレータ１１を備えた燃料配管１２を通って燃料噴射弁１３の燃料入口に導かれると共に、余分な燃料は燃料タンク９に戻される。
【００１３】
内燃機関の燃焼状態を把握するため、内燃機関の機械的振動を計測する振動検出型の筒内圧センサ１４が内燃機関１の適宜位置（通常はシリンダブロック）に備えられている。この筒内圧センサ１４は非共振型の振動検出センサであり、広い周波数帯域にわたって振動を検出することができるものである。
【００１４】
排気系には三元触媒１５が取り付けられており、排気ガスは三元触媒１５で浄化された後に大気に排出される。三元触媒１５の上流には上流側空燃比センサ１６が設けられており、本実施例では上流側空燃比センサ１６として空燃比に応じて連続的な検出信号を出力する空燃比センザ１６が使用されている。また、三元触媒１５の下流には下流側空燃比センサ１７が設けられており、本実施例では下流側空燃比センサ１７として理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力するＯ２センサ１７が設けられている。
【００１５】
スロットル弁５に取り付けられたスロットル開度センサ、流量センサ６、クランク角センサ７、アクセル踏み込み量センサ、吸気温センサ、水温センサ３０、筒内圧センサ１４等のそれぞれの信号は後述の制御装置１８に送られ、これらセンサ出力から内燃機関の運転状態を検出し、空気量、燃料噴射量、点火時期等の内燃機関の主要な操作量が適切に演算されるものである。
【００１６】
制御装置１８内で演算された目標空気量は、目標スロットル開度から電子スロットル駆動信号に変換され、スロットル弁５を駆動する電動機に送られる。また、制御装置１８内で演算された燃料噴射量は、開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁１３に送られる。更に、制御装置１８で演算された点火時期は、通電開始角と通電角に変換された点火信号として点火コイル１９に送られ点火プラグ２０で発火される。
【００１７】
そして、燃料噴射弁１３から噴射された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合され内燃機関１のシリンダ内に流入して混合気を形成する。混合気は点火プラグ２０によって所定の点火時期で発生される火花により燃焼、爆発し、その筒内圧によりピストンを押し下げて内燃機関の動力となる。爆発後の排気は排気管２１を経て三元触媒１５に送り込まれる。
【００１８】
三元触媒１５の上流に設けた空燃比センサ１６は触媒に流入する前の排気ガスの空燃比を検出し、三元触媒１５の下流に設けたＯ２センサ１７は触媒で浄化された排気ガスの空燃比を検出するものである。これによって検出された空燃比は燃料噴射弁１３から噴射される燃料の量を補正するのに使用される。
【００１９】
制御装置１８には、空気流量センサ６、触媒上流側の空燃比センサ１６、触媒下流側のＯ２センサ１７、アクセル踏み込み量センサ、水温センサ３０、スロットル開度センサ、吸気温センサ、筒内圧センサ１４等の各センサ出力値がアナログ入力部２２に入力されている。また、クランク角センサ７の角度信号等のディスクリート信号はデジタル入力部２３に入力されている。
【００２０】
アナログ入力部２２に入力されたセンサ信号はノイズ除去等の信号処理を行った後、Ａ／Ｄ変換器２４でＡ／Ｄ変換されてＲＡＭ２５に保管される。同様にデジタル入力部２３に入力された角度信号は入出力ポート２６を介してこれもＲＡＭ２５に保管される。ＲＡＭ２５に保管された検出信号はＭＰＵ（マイクロ、プロセッサユニット）２７内で演算処理される。ＭＰＵ２７は各種の制御信号を生成するための演算を実行するものである。
【００２１】
演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ２８に予め書き込まれており、制御プログラムに従ってＭＰＵ２７で演算された各アクチュエータの作動量を表す制御値はＲＡＭ２５に保管された後、入出力ポート２６に送られる。
【００２２】
点火プラグ２０の作動信号は出力回路２９内の点火制御部に送られ、一次側コイルの通流時はＯＮとなり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ−ＯＦＦ信号がセットされる。点火制御部にセットされた点火信号は点火コイル１９で点火プラグ２０を発火させるのに必要なエネルギに増幅され点火プラグ２０に供給される。また、燃料噴射弁１３の駆動信号は出力回路２９内の燃料制御部に送られ、開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ−ＯＦＦ信号がセットされる。燃料制御部にセットされた噴射信号は燃料噴射弁１３に送られる。その他の制御機器も同様にして駆動される。
【００２３】
以上のような制御システムは基本的には良く知られているものであるのでこれ以上の説明は省略するが、図１で示した制御装置１８が実行する制御機能の内で、燃料制御機能と点火制御機能を実行する制御ブロックを図２に示している。
【００２４】
図２において、制御装置１８には燃料噴射制御ブロック４０と点火制御ブロック４１とが設けられている。これらのブロックは実際には制御装置１８に設けられたＭＰＵ２７で実行される機能を表している。
【００２５】
燃料噴射制御ブロック４０には冷却水温情報生成部４２、負荷情報生成部４３、空気量情報生成部４４、回転数情報生成部４５、クランク角度情報生成部４６、気筒判別情報生成部４７からの各情報が入力されている。この燃料噴射制御ブロック４０はこれらの入力情報から予め定めた演算式に基づいて燃料噴射弁１３から噴射される燃料の噴射量と噴射時期を演算し、燃料噴射弁１３から吸気マニホールドに燃料を噴射するものである。
【００２６】
点火時期制御ブロック４１には冷却水温情報生成部４２、負荷情報生成部４３、回転数情報生成部４５、クランク角度情報生成部４６、気筒判別情報生成部４７からの各情報が入力されている。この点火時期制御ブロック４１はこれらの入力情報から予め定めた演算式に基づいて、点火コイル１９の一次電流を流し込む時期（通電開始時期）とその通電量（通電角）及び一時電流を遮断する点火時期を演算するものである。これらの通電開始時期と通電角及び点火時期によって点火コイル１９の一次電流が制御されるようになっているものである。
【００２７】
更に、この点火時期制御ブロック４１には、本実施例の特徴とする筒内圧推定演算ブロック４８からの筒内圧情報、及びノック情報が入力されており、これによって、例えば筒内圧信号によるＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  ＳｐａｒｋＡｄｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｂｅｓｔ  Ｔｏｒｑｕｅ）制御やノックが生じた時の遅角制御が実行される。本実施例においては、筒内圧推定演算ブロック４８には少なくとも振動検出センサ出力情報生成部４９からの情報が入力されており、これらの入力に基づいて筒内圧推定演算ブロック４８で筒内圧の検知やノックの発生を検出している。尚、これ以外に加速状態情報生成部５０からの情報も入力されている。ＭＢＴ制御による点火時期補正値やノックが生じた時の遅角補正値は点火時期制御ブロック４１で演算している。
【００２８】
上述した通り、燃料制御や点火制御で制御精度の更なる向上等のためには混合気のシリンダでの燃焼状態の正確な把握が重要であり、このためには燃焼によって生じるシリンダ内の筒内圧を検出するのが望ましい。ところが、筒内圧センサ１４の出力は振動周波数が高いほど大きくなる特性を備えており、混合気の燃焼が行われている時の振動周波数は低周波数領域であるため、振動検出センサの感度が低く筒内圧の検出誤差が大きいという課題がある。したがって、振動検出センサを用いた場合でも精度よく筒内圧を検出できる検出方法や検出装置が強く求められている。
【００２９】
本発明を実施する上で気筒数の制限は無いが、以下、一般的なエンジンの例として、４気筒エンジンの実施例について説明する。
【００３０】
図３は、本実施例に係るエンジン制御システムを適用した自動車用筒内噴射式ガソリンエンジンのシステム構成図である。本実施例に係るエンジン制御システムは、少なくとも点火システム４Ａとエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０Ａとを備えて構成される。図３に示すように、エンジン１００Ａは、火花点火式燃焼を実施する自動車用の４気筒ガソリンエンジンである。吸入空気量を計測するエアフローセンサ１Ａと、吸気管６Ａ内の圧力を調整する電子制御スロットル２Ａと、吸入空気温度検出器の一態様であって吸入空気の温度を計測する吸気温度センサ１５Ａと、吸気管６Ａ内の圧力を計測する吸気圧センサ２１Ａと、が吸気側の適宜位置に備えられている。
【００３１】
また、エンジン１００Ａには、燃焼室１２Ａの中に燃料を噴射する燃料噴射装置（以下、インジェクタ）３と、点火エネルギを供給する点火システム４Ａが気筒ごとに備えられている。また、エンジン１００Ａの冷却水の温度を計測する冷却水温度センサ１４Ａがシリンダヘッド７Ａの適宜位置に備えられている。
【００３２】
また、筒内に流入する吸入ガスを調整する吸気バルブを稼働させるための吸気カムシャフト５Ａａと筒内から排出される排気ガスを調整する排気バルブを稼働させるための排気カムシャフト５Ａｂがシリンダヘッド７の適宜位置に備えられている。また、燃料噴射装置３に高圧燃料を供給するための燃料ポンプ１７Ａが燃料配管によって燃料噴射装置３と接続されている。燃料ポンプ１７Ａは吸気カムシャフト５Ａａと連結しており、吸気カムシャフト５Ａａの回転により燃料ポンプ１７Ａが駆動する。燃料配管中には、燃料噴射圧力を計測するための燃料圧力センサ１８Ａが備えられている。
【００３３】
さらに、排気を浄化する三元触媒１０Ａと、空燃比検出器の一態様であって、三元触媒１０Ａの上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ９Ａと、排気温度検出器の一態様であって、三元触媒１０Ａの上流側にて排気の温度を計測する排気温度センサ１１Ａとが排気管８Ａの適宜位置に備えられる。また、図示しないクランク軸には、回転角度を算出するためのクランク角度センサ１３Ａが備えられている。
【００３４】
エアフローセンサ１Ａ、空燃比センサ９Ａ、冷却水温度センサ１４Ａ、吸気温度センサ１５Ａ、排気温度センサ１１Ａ、クランク角センサ１３Ａ、燃料圧力センサ１８Ａ、吸気圧センサ２１Ａ、点火システム（イオン信号検出回路）４Ａ、および可変動弁（位相角センサ）５Ａのそれぞれから得られる信号は、制御装置としてのエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０Ａに送られる。また、アクセル開度センサ１６Ａから得られる信号がＥＣＵ２０Ａに送られる。
【００３５】
アクセル開度センサ１６Ａは、アクセルペダルの踏み込み量、すなわち、アクセル開度を検出する。ＥＣＵ２０Ａは、アクセル開度センサ１６Ａの出力信号に基づいて、要求トルクを演算する。すなわち、アクセル開度センサ１６Ａは、エンジンへの要求トルクを検出する要求トルク検出センサとして用いられる。また、ＥＣＵ２０Ａは、クランク角度センサ１３Ａの出力信号に基づいて、エンジンの回転速度を演算する。ＥＣＵ２０Ａは、上記各種センサの出力から得られるエンジン１００Ａの運転状態に基づき、空気流量、燃料噴射量、点火時期、燃料圧力等のエンジン１００Ａの主要な作動量を最適に演算する。
【００３６】
ＥＣＵ２０Ａで演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、インジェクタ３Ａに送られる。また、ＥＣＵ２０Ａで演算された点火時期で点火されるように、点火信号が点火システム４Ａに送られる。また、ＥＣＵ２０Ａで演算されたスロットル開度は、スロットル駆動信号として電子制御スロットル２Ａに送られる。また、ＥＣＵ２０Ａで演算された可変バルブの作動量は、可変バルブ駆動信号として、可変バルブ５Ａへ送られる。また、ＥＣＵ２０Ａで演算された燃料圧力は、高圧燃料ポンプ駆動信号として、高圧燃料ポンプ１７Ａへ送られる。
【００３７】
吸気管６Ａから吸気バルブ３０Ａを経て燃焼室１２Ａ内に流入した空気に対し、燃料が噴射され、混合気が形成される。混合気は所定の点火時期で点火プラグ４Ａから発生される火花により爆発し、その筒内圧によりピストンを押し下げてエンジンの駆動力となる。更に、爆発後の排気ガスは排気バルブ３１Ａを経て排気管８Ａを流れた後、三元触媒１０Ａに送りこまれ、排気成分は三元触媒１０Ａ内で浄化され、外部へと排出される。
【００３８】
図４は多気筒内燃機関シリンダ鉛直方向から見た場合のシリンダ配置の一例である。各気筒は直列に配置されており、４気筒それぞれの気筒番号を第１気筒〜第４気筒とする。各気筒それぞれに筒内圧センサ１４Ａが取り付けられている。４サイクル４気筒エンジンの場合、クランク角度で１８０°周期で点火と燃焼が行われる。本実施例において燃焼気筒順番は、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒、とする。
【００３９】
図５は、本発明による回転電機の駆動装置６００Ｂを搭載したハイブリッド型電気自動車（ＨＥＶ）の概略構成を示す図である。なお、図５のＨＥＶは、車両１００Ｂの前部にエンジン１２０Ｂとこれと同軸に接続された回転電機２００Ｂが搭載され、エンジン１２０Ｂと回転電機２００Ｂの駆動力が変速機１３０Ｂとデファレンシャルギア１３２Ｂを介して後輪１１０Ｂを駆動する、いわゆるＦＲタイプとなっている。しかしながら、前輪を駆動するＦＦタイプであってもよい。
【００４０】
車両１００Ｂには、さらにバッテリ１８０Ｂが搭載されている。バッテリ１８０Ｂは、回転電機２００Ｂによる駆動力が必要な場合には、回転電機２００Ｂの駆動装置６００Ｂに直流電力を供給し、回転電機２００Ｂの駆動装置６００Ｂは、回転電機２００Ｂに３相交流電力を供給する。ＨＥＶの回生走行時には、回転電機２００Ｂが発電した３相交流電力を電力変換装置６００Ｂが受け取り、これを直流電力に変換してバッテリ１８０Ｂに供給し、バッテリ１８０Ｂを充電する。
【００４１】
高電圧のバッテリ１８０Ｂはリチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの２次電池が複数個直並列に接続されて構成され、２５０ボルトから６００ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力が回転電機２００Ｂの駆動装置６００Ｂに供給される。車両の走行時における回転電機２００Ｂは、力行運転と回生運転を繰返している。回転電機は高応答で高出力な動作が可能であり、エンジンの負荷をアシストすることも可能である。
【００４２】
エンジン１２０Ｂには駆動ベルト３１０Ｂを介し、発電機（オルタネータ）３００Ｂが取付られている。ベルトを取り付けるプーリの外径比により、回転速度が変換されている。発電機（オルタネータ）３００Ｂは、エンジン１２０Ｂの単独動作に必要な電力を発電するものであり、点火やセンサ類へ電源を供給する。
【００４３】
図６は、発電機３００Ｂの構造を示したものである。発電機（オルタネーター）３００Ｂはコイルを電機子とし、永久磁石を界磁とする永久磁石同期発電機である。コイルと永久磁石を近づけたり遠ざけたりすることでコイルの中を通る磁束密度を変化させ、電磁誘導によりコイルに発生する電流を三相交流として取り出す。このため、発電機３００Ｂを駆動させるためのトルクは一定ではなく、変動する。
【００４４】
図７Ａは、筒内圧センサ１４により検出される、筒内圧力の波形例である。ここでグラフの縦軸は筒内圧力で、グラフの横軸は時間を示す。正常燃焼時は図７Ａに示すように、上死点前に点火し、上死点後に筒内圧力が最大となる。
【００４５】
図７Ｂは、筒内圧センサ１４により検出される、筒内圧力の波形例である。図７Ｂは空燃比が希薄な場合などで、点火後に燃焼が開始し、その後、燃焼中に消炎が発生した場合を示す。ここで、図７Ｂに示すように、消炎時は、正常燃焼と比べて、筒内圧力の最大値が小さくなる。また消炎時は、正常燃焼と比べて、筒内圧力の最大時期が上死点へ近くなる。
【００４６】
図７Ｃは、筒内圧センサ１４により検出される、正常時と消炎時の筒内圧力の差の波形例である。点火後から上死点へ至る間に、予め定めた閾値を差が超過した場合、消炎検知と判定する。本実施例では、消炎検知と判定した場合、上死点において、燃料ポンプの吸入弁を開弁することを特徴としている。図３、及び図５で説明したように本実施例の車両用制御装置（ＥＣＵ２０Ａ）は、複数の気筒と、動力を供給するモータ（回転電機２００Ｂ）と、を有する内燃機関（１００Ａ、１２０Ｂ）を制御する。
【００４７】
また図７に示したように本実施例の車両用制御装置（ＥＣＵ２０Ａ）は、複数の気筒のそれぞれの気筒内部圧力（筒内圧）を検出する圧力検出部と、正常燃焼時における気筒内部圧力と、前記圧力検出部により検出した気筒内部圧力との差に基づいて、ある気筒の消炎を検知する消炎検知部と、を備えている。圧力検出部は各気筒それぞれに取り付けられた筒内圧センサ１４Ａからの圧力信号に基づいて、気筒内部圧力を検出する。正常燃焼時における気筒内部圧力はあらかじめＥＣＵ２０Ａのメモリに記憶されている。具体的には消炎検知部は、正常燃焼時における気筒内部圧力に対し、圧力検出部により検出した気筒内部圧力が設定閾値以上になった場合に、当該気筒の消炎を検知する。
【００４８】
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、まず本実施例の基本的な考え方を説明する。  
図８Ａは、本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。図８Ａに示すグラフの縦軸は燃焼によりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。図８は第１気筒と、第４気筒と、第２気筒の燃焼が正常で、第３気筒の燃焼が消炎した場合の波形例である。第３気筒が消炎したことにより、その他の気筒に対して、燃焼によるトルクが低下している。このトルクの変化に伴い、不定期な振動が発生することになる。
【００４９】
図８Ｂは、本実施例の考え方を説明するための、発電機３００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図８Ｂのグラフの縦軸は発電機３００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。図６へ示した通り、発電機３００Ｂを駆動するトルクは変動する。
【００５０】
図８Ｃは、本実施例の考え方を説明するための、回転電機２００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図８Ｃのグラフの縦軸は回転電機２００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。ここでは回転電機２００Ｂを動作させていないため、トルクはゼロとしている。
【００５１】
図８Ｄは、本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。図８Ｄのグラフの縦軸は各構成機器の合計のトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。筒内圧と発電機３００Ｂと回転電機２００Ｂのトルクを合計すると、差Ａ１と比べて、差Ａ２は変わらない。差Ｂ１と比べて、差Ｂ２は大きくなっている。差Ａ２と差Ｂ２を低減することで、自動車１００Ｂへ伝わる振動が低減される。自動車１００Ｂの振動が低減することで、乗り心地や構成機器の耐久性が改善される。すなわち、本実施例では、差Ａ２と差Ｂ２を小さくすることを目的としている。
【００５２】
図９Ａは、本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。図９Ａのグラフの縦軸は燃焼によりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度である。図９Ｂは、本実施例の考え方を説明するための、発電機３００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。グラフの縦軸は発電機３００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクである。グラフの横軸はクランク角度である。すなわち、本実施例では、図９Ｂに示すように、図８Ｂに対して、発電機３００Ｂの位相を半周期ずらしている。すなわち本実施例では、内燃機関（１００Ａ、１２０Ｂ）が、複数の気筒のピストン上死点に対応して周期の谷となる負荷トルクを発生するアクチュエータ（発電機３００Ｂ）を有するように構成することを特徴とする。具体的にはアクチュエータは、内燃機関（１００Ａ、１２０Ｂ）により駆動して電気エネルギーを発生させるオルタネータ（発電機３００Ｂ）であり、１８０ｄｅｇの周期で負荷トルクを発生するように構成されたものである。
【００５３】
図９Ｃは、本実施例の考え方を説明するための、回転電機２００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図９Ｃのグラフの縦軸は回転電機２００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。ここでは回転電機２００Ｂを動作させていないため、トルクはゼロとしている。
【００５４】
図９Ｄは、本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。図９Ｄのグラフの縦軸は各構成機器の合計のトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。筒内圧と発電機３００Ｂと回転電機２００Ｂのトルクを合計すると、差Ａ２と比べて、差Ａ３は変わらない。しかし、本実施例により差Ｂ２と比べて、差Ｂ３小さくすることが可能となる。
【００５５】
図１０Ａは、本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。図１０Ａのグラフの縦軸は燃焼によりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。
【００５６】
図１０Ｂは、本実施例の考え方を説明するための、発電機３００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図１０Ｂのグラフの縦軸は発電機３００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。図８Ｂに対して、発電機３００Ｂの位相を半周期ずらしている。また図１０Ｂでは、図９Ｂに対して、図７Ｃによる消炎検知後の発電を停止して、当該周期の回転トルクをゼロにしている。すなわち、本実施例の車両用制御装置（ＥＣＵ２０Ａ）は、複数の気筒のうち、ある気筒の消炎を検知した場合に回転トルクを減らすように直ちに発電機３００Ｂを停止するように制御する制御部（ＣＰＵ）を備えたものである。 
図１０Ｃは、本実施例の考え方を説明するための、回転電機２００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図１０Ｃのグラフの縦軸は回転電機２００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。ここでは回転電機２００Ｂを動作させていないため、トルクはゼロとしている。
【００５７】
図１０Ｄは、本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。図１０Ｄのグラフの縦軸は各構成機器の合計のトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。すなわち、本実施例の上記構成によれば、筒内圧と発電機３００Ｂと回転電機２００Ｂのトルクを合計すると、差Ａ２と比べて、差Ａ４を小さくすることができる。また差Ｂ２と比べて、差Ｂ４を小さくすることが可能となる。
【００５８】
図１１Ａは、本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。図１１Ａのグラフの縦軸は燃焼によりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。
【００５９】
図１１Ｂは、本実施例の考え方を説明するための、発電機３００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図１１Ｂのグラフの縦軸は発電機３００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度を示す。ここでは発電機３００Ｂを動作させていないため、トルクはゼロとしている。
【００６０】
図１１Ｃは、本実施例の考え方を説明するための、回転電機２００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。グラフの縦軸は回転電機２００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクである。グラフの横軸はクランク角度である。ここでは図８Ｃに対して、図７Ｃで説明した上記の消炎検知を行う。次に、正常時と消炎時の筒内圧力の差に応じたトルクを回転電機２００Ｂにより出力させる。すなわち本実施例の車両用制御装置（ＥＣＵ２０Ａ）は、複数の気筒のうち、ある気筒の消炎を検知した場合に当該気筒のピストン上死点において前記モータを駆動することで動力を供給するように制御する制御部（ＣＰＵ）を備えたものである。 
図１１Ｄは、本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。図１１Ｄのグラフの縦軸は各構成機器の合計のトルクであり、グラフの横軸はクランク角度である。そして、本実施例の上記構成によれば、筒内圧と発電機３００Ｂと回転電機２００Ｂのトルクを合計すると、差Ａ２と比べて、差Ａ５を小さくすることが可能となる。また差Ｂ２と比べて、差Ｂ５を小さくすることが可能である。
【００６１】
図１２Ａは、本実施例の考え方を説明するための、筒内圧によるトルクの成分を説明する図である。図１２Ａのグラフの縦軸は燃焼によりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度である。
【００６２】
図１２Ｂは、本実施例の考え方を説明するための、発電機３００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図１２Ｂのグラフの縦軸は発電機３００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度である。すなわち、図１２Ｂでは図８Ｂに対して、発電機３００Ｂの位相を半周期ずらしている。
【００６３】
図１２Ｃは、本実施例の考え方を説明するための、回転電機２００Ｂによるトルクの成分を説明する図である。図１２Ｃのグラフの縦軸は回転電機２００Ｂによりクランク軸へ伝達するトルクであり、グラフの横軸はクランク角度である。図８Ｃに対して、図７Ｃで説明した上記の消炎検知を行う。次に、正常時と消炎時の筒内圧力の差に応じたトルクを回転電機２００Ｂにより出力させる。
【００６４】
図１２Ｄは、本実施例の考え方を説明するための、各構成機器の合計のトルクの成分を説明する図である。図１２Ｄのグラフの縦軸は各構成機器の合計のトルクであり、グラフの横軸はクランク角度である。そして、筒内圧と発電機３００Ｂと回転電機２００Ｂのトルクを合計すると、差Ａ２と比べて、差Ａ５を小さくすることが可能である。また本実施例によれば、差Ｂ２と比べて、差Ｂ５を小さくすることが可能である。
【００６５】
以上説明した通り、本実施例は、実際の筒内圧力センサの出力信号とクランク角度センサの出力信号を基に、発電機３００Ｂと回転電機２００Ｂを制御して、その結果トルクの変動を低減する方法を示した。具体的にはエアフローセンサで検出した吸入空気量と、燃料噴射弁の開弁時間から算出した、クランク角度毎の筒内圧力に対して、点火後の筒内圧力との差を計算する。差が予め定めた閾値以上の場合は消炎発生と判定し、発電機における発電を停止するように制御する。発電機における発電を停止することにより、発電機の作動トルクが低減する。以上により、消炎に伴う燃焼トルクの低減分と発電機の作動トルク低減分を相殺できるものである。
【符号の説明】
【００６６】
２…エアクリーナ、５…スロットル弁、６…流量検出装置、７…回転数検出手段、８…プレートまたはリングギア、９…燃料タンク、１０…燃料ポンプ、１１…プレッシャーレギュレータ、１２…燃料管、１３…燃料噴射装置、１５…三元触媒、１６…空燃比センサ、１７…Ｏ２センサ、１８…内燃機関の制御装置、１９…点火装置、４０…燃料噴射制御ブロック、４１…点火制御ブロック、４８…筒内圧推定ブロック、２０Ａ…ＥＣＵ（制御装置）、１００Ａ…エンジン、１００Ｂ…車両、１１０Ｂ…駆動輪、１２０Ｂ…エンジン、１３０Ｂ…変速機、１３１Ｂ…プロペラシャフト、１３２Ｂ…デファレンシャルギア、１８０Ｂ…バッテリ、２００Ｂ…回転電機、３００Ｂ…発電機（オルタネータ）、３１０Ｂ…駆動ベルト、３２０Ｂ…クランク軸、６００Ｂ…回転電機の駆動装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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