(57)【要約】【課題】複数気筒の内燃機関、特にねじれ要素を介して後段に接続された複数気筒の内燃機関の失火を精度良く判定する。【解決手段】クランクシャフトが１０度回転する毎の１０度回転角速度ω１０に対してエンジンの各気筒の爆発燃焼の周波数成分の減衰は小さいがねじれ要素としてのダンパのねじれに基づく共振の周波数成分の減衰は大きいハイパスフィルタを施して得られるフィルタ後角速度ω１０ｆの上死点のフィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ）と上死点から６０度のフィルタ後角速度ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）との差分として判定用値Ｊωｆを計算し（Ｓ１１０）、判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上となったときに対象気筒の直前の気筒を失火と判定する（Ｓ１２０，Ｓ１３０）。これは、失火が生じた気筒で爆発燃焼がないために次の気筒の爆発燃焼による回転角速度の変化量が大きくなることに基づく。【選択図】図３
2008057491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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内燃機関の出力軸の所定の単位回転角毎の回転角速度である単位回転角角速度を演算する単位回転角角速度演算手段と、
前記内燃機関の各気筒の圧縮行程における上死点から第１回転角位置と該上死点から前記第１回転角位置より回転角が大きな第２回転角位置とに対して前記単位回転角角速度演算手段により演算された単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分のいずれかが所定値以上となったときに該所定値以上となった角速度差分に対応する気筒の直前の気筒が失火していると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。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の失火判定装置であって、
前記内燃機関の出力軸は、ねじれ要素を介して後段に接続されてなり、
前記演算された単位回転角角速度に対して前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の影響を低減するフィルタ処理を施してフィルタ後角速度を演算するフィルタ処理手段を備え、
前記失火判定手段は、前記単位回転角角速度に基づく値の差分として前記フィルタ後角速度の差分を用いて失火を判定する手段である、
内燃機関の失火判定装置。
【請求項３】
前記フィルタ処理手段は、前記演算された単位回転角角速度に対して前記内燃機関の爆発燃焼の周波数成分の減衰は小さいが前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の周波数成分の減衰は大きいハイパスフィルタを用いてフィルタ処理を施す手段である請求項２記載の内燃機関の失火判定装置。
【請求項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、
前記第１回転角位置は、０度の位置であり、
前記第２回転角位置は、６０度の位置である、
内燃機関の失火判定装置。
【請求項５】
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４いずれか記載の内燃機関の失火判定装置と、
を備える車両。
【請求項６】
請求項５記載の車両であって、
前記内燃機関の出力軸側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出力軸側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と、
前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、
を備える車両。
【請求項７】
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、
前記内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて該内燃機関の出力軸の所定の単位回転角毎の回転角速度である単位回転角角速度を演算し、前記内燃機関の各気筒の圧縮行程における上死点から第１回転角位置と該上死点から前記第１回転角位置より回転角が大きな第２回転角位置とに対して演算した単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分のいずれかが所定値以上となったときに該所定値以上となった角速度差分に対応する気筒の直前の気筒が失火していると判定する、
ことを特徴とする内燃機関の失火判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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し、詳しくは、出力軸がねじれ要素を介して後段の駆動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装置およびこうした内燃機関の失火を判定する失火判定方法並びにこうした失火判定装置を備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
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も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−６５４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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（例えば変速機構など）に接続されている車両などに搭載されている動力出力装置では、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。モータによりエンジンのクランク角のトルク変動に対して制振制御を行なうと、ねじれ要素やねじれ要素を含む後段の共振を助長する場合も生じ、エンジンのいずれかの気筒の失火の検出の精度は更に低くなってしまう。
【０００４】
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、複数気筒の内燃機関、特にねじれ要素を介して後段に接続された複数気筒の内燃機関の失火を精度良く判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明の内燃機関の失火判定装置は、
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内燃機関の出力軸の所定の単位回転角毎の回転角速度である単位回転角角速度を演算する単位回転角角速度演算手段と、
前記内燃機関の各気筒の圧縮行程における上死点から第１回転角位置と該上死点から前記第１回転角位置より回転角が大きな第２回転角位置とに対して前記単位回転角角速度演算手段により演算された単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分のいずれかが所定値以上となったときに該所定値以上となった角速度差分に対応する気筒の直前の気筒が失火していると判定する失火判定手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の内燃機関の失火判定装置では、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の回転角速度である単位回転角角速度を演算し、内燃機関の各気筒の圧縮行程における上死点から第１回転角位置と上死点から第１回転角位置より回転角が大きな第２回転角位置とに対して演算した単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分のいずれかが所定値以上となったときにこの所定値以上となった角速度差分に対応する気筒の直前の気筒が失火していると判定する。このように、単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分が所定値以上となったときに対応する気筒の直前の気筒を失火と判定するのは、失火が生じた気筒で爆発燃焼がないために次の気筒の爆発燃焼による回転角速度の変化量が大きくなること、いわゆる揺り返しが生じることに基づく。この結果、内燃機関の失火を気筒特定を含めてより適正に判定することができる。ここで、前記第１回転角位置は０度の位置であり、前記第２回転角位置は６０度の位置である、ものとすることもできる。
【０００８】
こうした本発明の内燃機関の失火判定装置において、前記内燃機関の出力軸はねじれ要素を介して後段に接続されてなり、前記演算された単位回転角角速度に対して前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の影響を低減するフィルタ処理を施してフィルタ後角速度を演算するフィルタ処理手段を備え、前記失火判定手段は前記単位回転角角速度に基づく値の差分として前記フィルタ後角速度の差分を用いて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、ねじれ要素のねじれに基づく共振が生じていても、内燃機関の失火を気筒特定を含めてより適正に判定することができる。この場合、前記フィルタ処理手段は、前記演算された単位回転角角速度に対して前記内燃機関の爆発燃焼の周波数成分の減衰は小さいが前記ねじれ要素のねじれに基づく共振の周波数成分の減衰は大きいハイパスフィルタを用いて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。
【０００９】
本発明の車両は、
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のいずれかの態様の本発明の内燃機関の失火判定装置、即ち、基本的には、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内燃機関の出力軸の所定の単位回転角毎の回転角速度である単位回転角角速度を演算する単位回転角角速度演算手段と、前記内燃機関の各気筒の圧縮行程における上死点から第１回転角位置と該上死点から前記第１回転角位置より回転角が大きな第２回転角位置とに対して前記単位回転角角速度演算手段により演算された単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分のいずれかが所定値以上となったときに該所定値以上となった角速度差分に対応する気筒の直前の気筒が失火していると判定する失火判定手段と、を備える本発明の内燃機関の失火判定装置と、
を備えることを要旨とする。
【００１０】
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、内燃機関の失火を気筒特定を含めてより適正に判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。
【００１１】
こうした本発明の車両において、前記内燃機関の出力軸側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出力軸側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と、前記車軸側に動力を入出力可能な電動機と、を備えるものとすることもできる。この場合、電力動力入出力手段や電動機により車軸側のトルク変動に伴う振動を抑制する制振制御を行なっている場合でも、内燃機関の失火を精度良く判定することができる。
【００１２】
本発明の内燃機関の失火判定方法は、
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、
前記内燃機関の出力軸の回転位置に基づいて該内燃機関の出力軸の所定の単位回転角毎の回転角速度である単位回転角角速度を演算し、前記内燃機関の各気筒の圧縮行程における上死点から第１回転角位置と該上死点から前記第１回転角位置より回転角が大きな第２回転角位置とに対して演算した単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分のいずれかが所定値以上となったときに該所定値以上となった角速度差分に対応する気筒の直前の気筒が失火していると判定する、
ことを特徴とする。
【００１３】
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の回転角速度である単位回転角角速度を演算し、内燃機関の各気筒の圧縮行程における上死点から第１回転角位置と該上死点から第１回転角位置より回転角が大きな第２回転角位置とに対して演算した単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分のいずれかが所定値以上となったときに所定値以上となった角速度差分に対応する気筒の直前の気筒が失火していると判定する。このように、単位回転角角速度に基づく値の差分である角速度差分が所定値以上となったときに対応する気筒の直前の気筒を失火と判定するのは、失火が生じた気筒で爆発燃焼がないために次の気筒の爆発燃焼による回転角速度の変化量が大きくなること、いわゆる揺り返しが生じることに基づく。この結果、内燃機関の失火を気筒特定を含めてより適正に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【実施例】
【００１５】
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に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた２段変速の変速機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と後述するエンジン２２のクランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０とが該当する。
【００１６】
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８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。
【００１７】
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（クランク角ＣＡ）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。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。
【００１８】
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を介して変速機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。
【００１９】
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。
【００２０】
変速機３５は、図示しないが、二つのプラネタリギヤと、二つのプラネタリギヤのリングギヤを回転不能にケースに固定する二つのブレーキと、二つのブレーキをオンオフする油圧回路とにより構成されており、二つのブレーキの一方をオンとすると共に他方をオフとすることによりモータＭＧ２の回転数を減速してリングギヤ軸３２ａに伝達するＬｏギヤと、二つのブレーキの一方をオフとすると共に他方をオンとすることによりモータＭＧ２の回転数を減速せずにリングギヤ軸３２ａに伝達するＨｉギヤと、二つのブレーキの双方をオフとすることによりモータＭＧ２をリングギヤ軸３２ａから切り離すニュートラルと、の３つの状態を切り替えることができるニュートラル付きの２段変速機として構成されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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からは、変速機３５の二つのブレーキをオンオフする油圧回路に駆動信号が出力されている。また、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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の各気筒の失火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、いずれかの気筒が圧縮行程の上死点を通過する毎に繰り返し実行される。
【００２５】
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１０度回転する毎の回転角速度である１０度回転角速度ω１０に対してエンジン２２の各気筒の爆発燃焼の周波数成分の減衰は小さいがダンパ２８のねじれに基づく共振の周波数成分の減衰は大きいハイパスフィルタを施して得られるフィルタ後角速度ω１０ｆを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、１０度回転角速度ω１０は図４に例示するω１０演算処理により演算され、フィルタ後角速度ω１０ｆは図５に例示するフィルタ処理により演算される。１０度回転角速度ω１０は、ω１０演算処理に示すように、クランク角ＣＡを入力し（ステップＳ２００）、クランクポジションセンサ１４０からの整形波から入力したクランク角ＣＡより１０°ＣＡだけ回転するのに要する経過時間ｔを演算し、クランク角ＣＡにおける１０度回転角速度ω１０を２π（１０／３６０）／ｔにより演算する（ステップＳ２１０）、ことにより求めることができる。また、フィルタ後角速度ω１０ｆは、フィルタ処理に示すように、１０度回転角速度ω１０を入力し（ステップＳ３００）、入力した１０度回転角速度ω１０にエンジン２２の各気筒の爆発燃焼の周波数成分の減衰は小さいがダンパ２８のねじれに基づく共振の周波数成分の減衰は大きいハイパスフィルタを施してフィルタ後角速度ω１０ｆを演算する（ステップＳ３１０）、ことにより求めることができる。ハイ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、即ち、クランクシャフト２６が２回転する周期で生じるとすれば、共振の周波数成分は爆発燃焼の周波数成分の１／８となるから、エンジン２２の回転数Ｎｅが２０００ｒｐｍのときには爆発燃焼の周波数としての１３３Ｈｚについての減衰は小さいが共振の周波数としての１６Ｈｚについての減衰は大きくなるようカットオフ周波数を設定したフィルタを用いればよい。ハイパスフィルタとしては、実施例では次式（１）に示す伝達関数Ｇのものを用いた。実施例で用いたハイパスフィルタのボード線図の一例を図６に示す。
【００２６】
【数１】
2008057491.tif 000003
【００２７】
続いて、各気筒の圧縮行程の上死点から０度（ＴＤＣ）と上死点から６０度（ＡＴＤＣ６０）のフィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ），ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）の差分［ω１０ｆ（ＴＤＣ）−ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）］を判定用値Ｊωｆとして計算すると共に（ステップＳ１１０）、計算した判定用値Ｊωｆを閾値Ｊｒｅｆと比較し（ステップＳ１２０）、判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ未満のときには、失火していないと判断して本処理を終了し、判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上のときにはこの閾値Ｊｒｅｆを超えた判定用値Ｊωｆに対応する気筒（対象気筒）の直前に爆発燃焼する気筒が失火していると判定して（ステップＳ１３０）、本処理を終了する。このように、フィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ），ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）の差分である判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上となったときに対象気筒の直前の気筒を失火と判定するのは、失火が生じた気筒で爆発燃焼がないために次の気筒の爆発燃焼による回転角速度の変化量が大きくなること、いわゆる揺り返しが生じると考えられることに基づいている。以下に揺り返しが生じることについて説明する。
【００２８】
ダンパ２８の前後における運動方程式は、「ω」をクランクシャフト２６の回転角速度、「Ｔｉ」を推定トルク、「Ｔｌ」をエンジン２２の負荷トルク、「Ｔｆ」をエンジン２２等のフリクショントルク、「Ｊ・ｄω／ｄｔ」を動的損失トルクとすると、次式（２）により表わされる。そして、これにハイパスフィルタを施すと、低周波成分である負荷トルクやフリクショントルクはフィルタにより除去され、高周波の動的なトルク、即ち動的損失トルクが残され、この動的損失トルクを「Ｔ」とおいた式（３）となる。これをクランクシャフト２６の回転角速度ωについて解くと式（４）となる。いま、エンジン２２の全ての気筒が爆発燃焼している正常な状態では、爆発燃焼の周波数を「２ｆ」とすれば式（４）は式（５）のように表わされる。一方、失火気筒の直後の気筒における爆発燃焼の周波数は直前の気筒が失火しているため正常な状態の半分となるから「ｆ」となり、式（４）は式（６）のように表わされる。式（５），（６）は、失火直後の燃焼気筒では、揺り返しによりクランクシャフト２６の回転角速度ωの振幅が大きくなっていることを表わす。実施例では、こうした現象に基づいて、フィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ），ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）の差分である判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上となったときに対象気筒の直前の気筒を失火と判定しているのである。
【００２９】
【数２】
2008057491.tif 000004
【００３０】
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、失火が生じた気筒で爆発燃焼がないために次の気筒の爆発燃焼による回転角速度の変化量が大きくなることに基づいてフィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ），ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）の差分である判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上となったときに対象気筒の直前の気筒を失火と判定するから、エンジン２２の失火をより精度良く判定することができる。
【００３１】
上述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おける失火の判定処理では、特に、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａのトルク変動に基づく振動を抑制する制振制御をモータＭＧ１やモータＭＧ２により行なうことを前提としていないが、モータＭＧ１やモータＭＧ２による制振制御を行なうものとしても上述の失火判定処理によりエンジン２２の失火を判定することができる。
【００３２】
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、フィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ），ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）の差分である判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上となったときに対象気筒の直前の気筒を失火と判定するものとしたが、フィルタ後角速度ω１０ｆの他の角度差分を判定用値として用いて対象気筒の直前の気筒を失火と判定するものとしてもよい。
【００３３】
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、クランクポジションセンサ１４０からの整形波とクランク角ＣＡとから１０度回転角速度ω１０を演算すると共にこれにフィルタ処理を施してフィルタ後角速度ω１０ｆを演算し、フィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ），ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）の差分である判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上となったときに対象気筒の直前の気筒を失火と判定するものとしたが、１０度回転角速度ω１０やフィルタ後角速度ω１０ｆに代えてクランクシャフト２６が他の角度、例えば１度や５度，或いは２０度など回転する毎の回転角速度であるＮＮ度回転角速度ωＮＮを演算すると共にフィルタ処理を施してフィルタ後角速度ωＮＮｆを演算し、フィルタ後角速度ωＮＮｆの角度差分を判定用値として用いて対象気筒の直前の気筒を失火と判定するものとしてもよい。
【００３４】
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、８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、６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。
【００３５】
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をねじれ要素としてのダンパ２８を介して動力分配統合機構３０に接続する構成のエンジン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をねじれ要素を介することなく後段に接続する構成のエンジンの失火を判定するものとしてもよい。この場合、フィルタ後角速度ω１０ｆの角度差分に代えて１０度回転角速度ω１０の角度差分（例えば６０度差分）を判定用値として用いて対象気筒の直前の気筒を失火と判定することができる。
【００３６】
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、２段変速の変速機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、３段以上の変速機や無段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く、変速機３５に代えて減速ギヤを介してモータ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。また、変速機３５や減速ギヤを介さずにモータ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。
【００３７】
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に変速機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７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７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８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は変速機３５や減速ギヤを介して車軸側に接続されていてもよいし、変速機３５や減速ギヤを介さずに車軸側に接続されていてもよい。
【００３８】
ここで、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、クランクシャフト２６にねじれ要素としてのダンパ２８を介して後段に接続された８気筒のエンジン２２が「内燃機関」に相当し、クランクシャフト２６の回転位置（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、クランクポジションセンサ１４０からの整形波とクランク角ＣＡとから１０度回転角速度ω１０を演算する図４に例示するω１０演算処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「単位回転角角速度演算手段」に相当し、１０度回転角速度ω１０に基づくフィルタ後角速度ω１０ｆ（ＴＤＣ），ω１０ｆ（ＡＴＤＣ６０）の差分である判定用値Ｊωｆが閾値Ｊｒｅｆ以上となったときに対象気筒の直前の気筒を失火と判定する図３の失火判定処理のＳ１１０〜Ｓ１３０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、１０度回転角速度ω１０に対してエンジン２２の各気筒の爆発燃焼の周波数成分の減衰は小さいがダンパ２８のねじれに基づく共振の周波数成分の減衰は大きいハイパスフィルタを施してフィルタ後角速度ω１０ｆを演算する図５に例示するフィルタ処理を実行するエンジンＥＣＵ２４が「フィルタ処理手段」に相当し、エンジン２２のクランクシャフト２６と駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａ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」に相当し、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに変速機３５を介して取り付けられたモータＭＧ２が「電動機」に相当する。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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、内燃機関の失火判定装置およびこれを備える車両の製造産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例である内燃機関の燃焼状態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。
【図２】エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。
【図３】失火判定処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】ω１０演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】フィルタ処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】ハイパスフィルタのボード線図の一例を示す説明図である。
【図７】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。
【図８】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】
【００４３】
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  変速機、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。
【図１】
2008057491.tif 000005
【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７】
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【図８】
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