車両、内燃機関の異常判定方法および内燃機関の異常判定装置
【課題】異常を判定する機会を確保する。
【解決手段】ＥＣＵは、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、エンジンの異常を判定する。また、ＥＣＵは、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が予め定められた領域外にある場合、エンジンの異常を判定する。
【解決手段】ＥＣＵは、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、エンジンの異常を判定する。また、ＥＣＵは、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が予め定められた領域外にある場合、エンジンの異常を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、内燃機関の異常判定方法および内燃機関の異常判定装置に関し、特に大気圧に応じて異常を判定する運転領域を変更する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内で燃料を燃焼させる内燃機関が知られている。内燃機関において、常に燃料が正常に燃焼するとは限らない。したがって、内燃機関を制御する制御装置には、様々な異常判定機能が組み込まれる。
【０００３】
特開平９−８８６４３号公報（特許文献１）は、エンジン負荷状態によって失火検出領域を求め、この失火検出領域内で失火状態を検出する内燃機関の失火検出装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８８６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
仮に、検出領域を広く設定すると、異常を誤検出し易い運転状態において異常が判定され得る。よって、異常を検出する精度が悪化し得る。したがって、検出領域を制限することが望ましい。しかしながら、検出領域を制限した場合、検出領域外の運転状態で内燃機関を駆動する頻度が多くなることもある。たとえば、吸気管内の負圧を確保すべく、大気圧が低くなるほど高回転低負荷で内燃機関が駆動するようにすると、通常の大気圧下における運転状態（負荷および出力軸回転数）を含むように制限された検出領域外の運転状態で内燃機関が駆動し得る。この場合、異常があってもそれを検出できないことがあり得る。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、異常を判定する機会を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
車両は、複数の気筒が設けられた内燃機関と、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、内燃機関の異常を判定し、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定する制御ユニットとを備える。
【０００８】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定方法は、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、内燃機関の異常を判定するステップと、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定するステップとを備える。
【０００９】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定装置は、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、内燃機関の異常を判定するための第１の判定手段と、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定するための第２の判定手段とを備える。
【００１０】
これらの構成によると、大気圧が第１の値である場合、予め定められた領域内の運転状態において、内燃機関の異常が判定される。一方、大気圧が第１の値よりも低い第２の値である場合、定められた領域外の運転状態においても、内燃機関の異常が判定される。これにより、大気圧が第２の値であれば、領域外の運転状態において内燃機関の異常が判定される。よって、異常を判定する頻度が確保される。
【００１１】
他の実施例において、制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定しない。
【００１２】
この構成によると、大気圧が第１の値である場合、異常が判定される運転状態から、予め定められた領域外の運転状態が除かれる。
【００１３】
他の実施例において、制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ運転状態が領域内にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、内燃機関の異常を検出する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、かつ運転状態が領域外にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、内燃機関の異常を検出する。
【００１４】
この構成によると、気筒間で空燃比が異なる異常が検出される。
他の実施例において、運転状態は内燃機関の出力軸回転数により表される。制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数が領域内の出力軸回転数の最大値以下である場合、内燃機関の異常を判定する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数が最大値よりも大きい場合、内燃機関の異常を判定する。
【００１５】
この構成によると、大気圧が低くなるほど高回転で内燃機関が駆動しても、内燃機関の異常が判定される。
【００１６】
他の実施例において、運転状態は内燃機関の負荷により表される。制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の負荷が領域内の負荷の最小値以上である場合、内燃機関の異常を判定する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、かつ内燃機関の負荷が最小値よりも小さい場合、内燃機関の異常を判定する。
【００１７】
この構成によると、大気圧が低くなるほど低負荷で内燃機関が駆動しても、異常が判定される。
【００１８】
他の実施例において、運転状態は内燃機関の出力軸回転数および負荷により表される。制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、内燃機関の出力軸回転数が領域内の出力軸回転数の最大値以下であり、かつ内燃機関の負荷が領域内の負荷の最小値以上である場合、内燃機関の異常を判定する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、内燃機関の出力軸回転数が最大値よりも大きく、かつ内燃機関の負荷が最小値よりも小さい場合、内燃機関の異常を判定する。
【００１９】
この構成によると、大気圧が低くなるほど高回転低負荷で内燃機関が駆動しても、異常が判定される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】エンジンを示す概略構成図である。
【図３】動力分割機構の共線図である。
【図４】変速機の共線図である。
【図５】エンジンの運転状態を示す図である。
【図６】エンジン回転数および負荷を定める動作線を示す図である。
【図７】大気圧が第１の値であるときの動作線と、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であるときの動作線とを示す図である。
【図８】ＥＣＵの機能を示す機能ブロック図である。
【図９】大気圧が第１の値であるときの検出領域と、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であるときの検出領域とを示す図である。
【図１０】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
図１を参照して、ハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２００と、これらエンジン１００と第１モータジェネレータ２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）４００と、変速機５００とを主体として構成されている。
【００２３】
エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００によって行なわれる。
【００２４】
図２を参照して、エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００２５】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６は、複数設けられる。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００２６】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００２７】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２８】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００２９】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）がＶＶＴ機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。本実施の形態において、ＶＶＴ機構１２６は、油圧により作動する。
【００３１】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６、空燃比センサ８０８、大気圧センサ８１０から信号が入力される。
【００３２】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量表す信号を出力する。空燃比センサ８０８は、排気ガスの空燃比を表す信号を出力する。大気圧センサ８１０は、大気圧を表す信号を出力する。なお、大気圧センサ８１０により大気圧を検出する代わりに、エアフローメータ８０６を用いて検出される吸入空気量および吸気温度などから大気圧を算出するようにしてもよい。大気圧を算出する方法については、周知の一般的な方法を利用すればよいためここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００３３】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００３４】
本実施の形態において、ＥＣＵ１０００は、空燃比センサ８０８から入力された信号に基づいて、シリンダ１０６間で空燃比が異なる異常を判定する。すなわち、シリンダ１０６間で空燃比が異なると、異常が検出される。シリンダ１０６毎の空燃比は、クランク角毎の空燃比から特定される。シリンダ１０６毎の空燃比を検出する方法には周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。空燃比の異常以外の異常を判定するようにしてもよい。
【００３５】
図１に戻って、第１モータジェネレータ２００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを生じるように構成される。インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。インバータ２１０を制御することにより、第１モータジェネレータ２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。なお、第１モータジェネレータ２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３６】
動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３１０と、そのサンギヤ（Ｓ）３１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３２０と、これらサンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３３０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３３０に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３３０が入力要素となっている。
【００３７】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３１０に第１モータジェネレータ２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３１０がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３２０が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３２０が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。出力軸６００の回転数は、出力軸回転数センサ６０２により検出され、出力軸回転数を表わす信号がＥＣＵ１０００に入力される。
【００３８】
図３に、動力分割機構３００の共線図を示す。図３に示すように、キャリヤ（Ｃ）３３０に入力されるエンジン１００の出力するトルクに対して、第１モータジェネレータ２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３１０に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３２０に現れる。その場合、第１モータジェネレータ２００のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００３９】
走行中にエンジン１００を停止させていれば、第１モータジェネレータ２００が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３３０に連結されているエンジン１００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、第１モータジェネレータ２００によってエンジン１００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ４００が出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００４０】
図１に戻って、第２モータジェネレータ４００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成される。インバータ３１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００接続されている。インバータ３１０を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータジェネレータ４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００４１】
変速機５００は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）５１０と第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とが設けられており、その第１サンギヤ（Ｓ１）５１０に第１のピニオン５３１が噛合するとともに、その第１のピニオン５３１が第２のピニオン５３２に噛合し、その第２のピニオン５３２が各サンギヤ５１０，５２０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）５４０に噛合している。
【００４２】
なお、各ピニオン５３１，５３２は、キャリヤ（Ｃ）５５０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０が第２のピニオン５３２に噛合している。したがって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、各ピニオン５３１，５３２と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、第２のピニオン５３２と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００４３】
さらに、変速機５００には、第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を選択的に固定するＢ１ブレーキ５６１と、リングギヤ（Ｒ）５４０を選択的に固定するＢ２ブレーキ５６２とが設けられている。これらのブレーキ５６１，５６２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合要素であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキ５６１，５６２は、油圧による係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０に前述した第２モータジェネレータ４００が連結される。キャリヤ（Ｃ）５５０が出力軸６００に連結される。
【００４４】
したがって、上記の変速機５００は、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ（Ｃ）５５０が出力要素となっており、Ｂ１ブレーキ５６１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定される。Ｂ１ブレーキ５６１に替えてＢ２ブレーキ５６２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定される。
【００４５】
この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。
【００４６】
図４に、変速機５００の共線図を示す。図４に示すように、Ｂ２ブレーキ５６２によってリングギヤ（Ｒ）５４０を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸６００に付加される。これに対してＢ１ブレーキ５６１によって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸６００に付加される。
【００４７】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキ５６１，５６２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００４８】
図５に示すように、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ４００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００４９】
一方、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ４００の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２００が発電した電力が第２モータジェネレータ４００に直接供給される。
【００５０】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１０００により算出される。すなわち、本実施の形態において、ハイブリッド車の走行パワーは、運転者が要求するパワーを表わす。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、本実施の形態において、パワーの単位はｋＷ（キロワット）である。
【００５１】
ハイブリッド車は、走行パワーを、エンジン１００と第２モータジェネレータ４００とで分担して実現するように制御される。たとえば、第１モータジェネレータ２００が発電しない場合であれば、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ４００の出力パワーとの和が、走行パワーと略同じになるように制御される。したがって、エンジン１００の出力パワーが零であると、第２モータジェネレータ４００の出力パワーが、走行パワーと略同じになるように制御される。第２モータジェネレータ４００の出力パワーが零であると、エンジン１００の出力パワーが走行パワーと略同じになるように制御される。
【００５２】
エンジン１００を駆動する場合、たとえば、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下されて、走行パワーに対するエンジン１００の出力パワーの比率が大きくされる。一例として、車速がしきい値よりも高い場合には、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが零まで低下されて、エンジン１００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。なお、出力パワーの制御態様はこれに限らない。
【００５３】
エンジン１００の出力軸回転数（エンジン回転数）ＮＥおよび負荷は、図６に示す動作線に従って定められる。動作線は、エンジン回転数ＮＥと負荷との関係を示す。すなわち、動作線は、エンジン１００の運転点を定める。動作線は、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め定められる。
【００５４】
エンジン１００のエンジン回転数ＮＥおよび負荷は、動作線と、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを示す等パワー線との交点として定められる。すなわち、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥは、動作線上において、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを実現する回転数である。
【００５５】
動作線は、大気圧に応じて変更される。図７に示すように、エンジン１００の出力パワーが同じであれば、大気圧が低いほどエンジン回転数ＮＥが高く、かつ負荷が低くなるように動作線が変更される。図７においては、大気圧が第１の値であるときの動作線を実線で示し、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であるときの動作線を破線で示す。動作線を変更するのは、エンジン１００の吸気経路において負圧を確保するためである。なお、第１の値および第２の値は任意の値であって、特定の値に限定されない。
【００５６】
図８を参照して、ＥＣＵ１０００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現してもよい。
【００５７】
ＥＣＵ１０００は、第１判定部１０１０と、第２判定部１０２０と、設定部１０３０とを備える。第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが予め定められた上限値以下である場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値以下であり、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００５８】
なお、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値よりも大きい場合、エンジン１００の異常を判定しない。よって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値よりも大きい場合は、シリンダ１０６間で空燃比が異なっていても、エンジン１００の異常を検出しない。エンジン回転数ＮＥが大きい状態では、空燃比の異常を誤判定し得るからである。
【００５９】
さらに、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン１００の負荷が予め定められた下限値以上である場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつ負荷が下限値以下であり、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００６０】
さらに、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつ負荷が下限値よりも小さい場合、エンジン１００の異常を判定しない。よって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつ負荷が下限値よりも小さい場合は、シリンダ１０６間で空燃比が異なっていても、エンジン１００の異常を検出しない。負荷が小さい状態では、空燃比の異常を誤判定し得るからである。
【００６１】
要するに、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、エンジン１００の異常を判定する。大気圧が第１の値であり、運転状態が予め定められた領域外にある場合、エンジン１００の異常は判定されない。エンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの一方のみにより運転状態を表すようにしてもよい。 第２判定部１０２０は、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値より大きい場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第２判定部１０２０は、大気圧が第２の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値よりも大きく、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００６２】
さらに、第２判定部１０２０は、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつエンジン１００の負荷が下限値より小さい場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第２判定部１０２０は、大気圧が第２の値であり、かつ負荷が下限値よりも小さく、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００６３】
要するに、第２判定部１０２０は、大気圧が第２の値であり、かつエンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域外にある場合、エンジン１００の異常を判定する。 第１判定部１０１０および第２判定部１０２０の機能は、具体的には、設定部１０３０により大気圧に応じて検出領域を定めるとともに、エンジン回転数ＮＥおよび負荷が、定められた検出領域内にある場合にエンジン１００の異常を判定することにより実現される。
【００６４】
図９に検出領域の例を示す。検出領域は、エンジン１００の異常が判定されるエンジン回転数ＮＥおよび負荷を定める領域である。したがって、ＥＣＵ１０００は、エンジン回転数ＮＥが検出領域内にあり、かつエンジン１００の負荷が検出領域内にある場合、エンジン１００の異常を判定する。
【００６５】
図９において、大気圧が第１の値である場合に設定される検出領域（以下、第１検出領域とも記載する）を実線で示し、大気圧が第２の値である場合に設定される検出領域（以下、第２検出領域とも記載する）を破線で示す。また、大気圧が第１の値であるときの動作線を一点鎖線で示し、大気圧が第２の値であるときの動作線を二点鎖線で示す。
【００６６】
図９から明らかなように、大気圧が第１の値である場合、第１検出領域は、大気圧が第１の値であるときの動作線により規定されるエンジン回転数ＮＥおよび負荷を含むように設定される。大気圧が第２の値である場合、第２検出領域は、大気圧が第２の値であるときの動作線により規定されるエンジン回転数ＮＥおよび負荷を含むように設定される。
【００６７】
その結果、大気圧が第２の値である場合には、大気圧が第１の値である場合に比べて高い出力軸回転数を含むように検出領域が設定される。なお、前述した「上限値」は、大気圧が第１の値である場合に設定される第１検出領域内の出力軸回転数の最大値（出力軸回転数ＮＥ１）を意味する。同様に、大気圧が第２の値である場合には、大気圧が第１の値である場合に比べて低い負荷を含むように検出領域が設定される。前述した「下限値」は、大気圧が第１の値である場合に設定される第１検出領域内の負荷の最小値（負荷ＫＬ１）を意味する。
【００６８】
大気圧に応じて検出領域を設定した結果、大気圧が第１の値である場合、エンジン回転数ＮＥおよび負荷が図９において実線で示される第１検出領域内にある場合、エンジン１００の異常が判定される。一方、大気圧が第１の値であり、エンジン回転数ＮＥまたは負荷が図９において実線で示される第１検出領域外にある場合、エンジン１００の異常は判定されない。大気圧が第１の値よりも低い第２の値である場合、エンジン回転数ＮＥまたは負荷が図９において実線で示される第１検出領域外にあっても、エンジン１００の異常が判定される。
【００６９】
図１０を参照して、ＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、大気圧を検出する。Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１０００は、大気圧に応じて検出領域を設定する。Ｓ１０４いて、ＥＣＵ１０００は、エンジン回転数ＮＥおよび負荷が検出領域内にあるか否かを判定する。
【００７０】
エンジン回転数ＮＥおよび負荷が検出領域内にあると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１０００は、空燃比センサ８０８により検出される空燃比に基づいて、シリンダ１０６間で空燃比が異なるか否かを判定する。シリンダ１０６間で空燃比が異なると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１０００は、異常を検出する。
【００７１】
エンジン回転数ＮＥまたは負荷が検出領域外にある場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、異常を判定しない。
【００７２】
以上のように、本実施の形態によれば、大気圧が第１の値である場合、予め定められた領域内の運転状態において、エンジン１００の異常が判定される。一方、大気圧が第１の値よりも低い第２の値である場合、予め定められた領域外の運転状態においても、エンジン１００の異常が判定される。これにより、異常を判定する頻度が確保される。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
１００ エンジン、１０６ シリンダ、１１６ クランクシャフト、２００ 第１モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、４００ 第２モータジェネレータ、５００ 変速機、８０２ クランク角センサ、８０８ 空燃比センサ、８１０ 大気圧センサ、１０００ ＥＣＵ、１０１０ 第１判定部、１０２０ 第２判定部、１０３０ 設定部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、内燃機関の異常判定方法および内燃機関の異常判定装置に関し、特に大気圧に応じて異常を判定する運転領域を変更する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
気筒内で燃料を燃焼させる内燃機関が知られている。内燃機関において、常に燃料が正常に燃焼するとは限らない。したがって、内燃機関を制御する制御装置には、様々な異常判定機能が組み込まれる。
【０００３】
特開平９−８８６４３号公報（特許文献１）は、エンジン負荷状態によって失火検出領域を求め、この失火検出領域内で失火状態を検出する内燃機関の失火検出装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８８６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
仮に、検出領域を広く設定すると、異常を誤検出し易い運転状態において異常が判定され得る。よって、異常を検出する精度が悪化し得る。したがって、検出領域を制限することが望ましい。しかしながら、検出領域を制限した場合、検出領域外の運転状態で内燃機関を駆動する頻度が多くなることもある。たとえば、吸気管内の負圧を確保すべく、大気圧が低くなるほど高回転低負荷で内燃機関が駆動するようにすると、通常の大気圧下における運転状態（負荷および出力軸回転数）を含むように制限された検出領域外の運転状態で内燃機関が駆動し得る。この場合、異常があってもそれを検出できないことがあり得る。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、異常を判定する機会を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
車両は、複数の気筒が設けられた内燃機関と、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、内燃機関の異常を判定し、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定する制御ユニットとを備える。
【０００８】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定方法は、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、内燃機関の異常を判定するステップと、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定するステップとを備える。
【０００９】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定装置は、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、内燃機関の異常を判定するための第１の判定手段と、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定するための第２の判定手段とを備える。
【００１０】
これらの構成によると、大気圧が第１の値である場合、予め定められた領域内の運転状態において、内燃機関の異常が判定される。一方、大気圧が第１の値よりも低い第２の値である場合、定められた領域外の運転状態においても、内燃機関の異常が判定される。これにより、大気圧が第２の値であれば、領域外の運転状態において内燃機関の異常が判定される。よって、異常を判定する頻度が確保される。
【００１１】
他の実施例において、制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ運転状態が領域外にある場合、内燃機関の異常を判定しない。
【００１２】
この構成によると、大気圧が第１の値である場合、異常が判定される運転状態から、予め定められた領域外の運転状態が除かれる。
【００１３】
他の実施例において、制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ運転状態が領域内にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、内燃機関の異常を検出する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、かつ運転状態が領域外にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、内燃機関の異常を検出する。
【００１４】
この構成によると、気筒間で空燃比が異なる異常が検出される。
他の実施例において、運転状態は内燃機関の出力軸回転数により表される。制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数が領域内の出力軸回転数の最大値以下である場合、内燃機関の異常を判定する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、かつ内燃機関の出力軸回転数が最大値よりも大きい場合、内燃機関の異常を判定する。
【００１５】
この構成によると、大気圧が低くなるほど高回転で内燃機関が駆動しても、内燃機関の異常が判定される。
【００１６】
他の実施例において、運転状態は内燃機関の負荷により表される。制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、かつ内燃機関の負荷が領域内の負荷の最小値以上である場合、内燃機関の異常を判定する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、かつ内燃機関の負荷が最小値よりも小さい場合、内燃機関の異常を判定する。
【００１７】
この構成によると、大気圧が低くなるほど低負荷で内燃機関が駆動しても、異常が判定される。
【００１８】
他の実施例において、運転状態は内燃機関の出力軸回転数および負荷により表される。制御ユニットは、大気圧が第１の値であり、内燃機関の出力軸回転数が領域内の出力軸回転数の最大値以下であり、かつ内燃機関の負荷が領域内の負荷の最小値以上である場合、内燃機関の異常を判定する。さらに、制御ユニットは、大気圧が第２の値であり、内燃機関の出力軸回転数が最大値よりも大きく、かつ内燃機関の負荷が最小値よりも小さい場合、内燃機関の異常を判定する。
【００１９】
この構成によると、大気圧が低くなるほど高回転低負荷で内燃機関が駆動しても、異常が判定される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ハイブリッド車のパワートレーンを示す概略構成図である。
【図２】エンジンを示す概略構成図である。
【図３】動力分割機構の共線図である。
【図４】変速機の共線図である。
【図５】エンジンの運転状態を示す図である。
【図６】エンジン回転数および負荷を定める動作線を示す図である。
【図７】大気圧が第１の値であるときの動作線と、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であるときの動作線とを示す図である。
【図８】ＥＣＵの機能を示す機能ブロック図である。
【図９】大気圧が第１の値であるときの検出領域と、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であるときの検出領域とを示す図である。
【図１０】ＥＣＵが実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
図１を参照して、ハイブリッド車のパワートレーンについて説明する。図１に示すように、パワートレーンは、エンジン１００と、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）２００と、これらエンジン１００と第１モータジェネレータ２００との間でトルクを合成もしくは分配する動力分割機構３００と、第２モータジェネレータ（ＭＧ２）４００と、変速機５００とを主体として構成されている。
【００２３】
エンジン１００は、燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、点火時期などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。その制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とするＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０００によって行なわれる。
【００２４】
図２を参照して、エンジン１００には、エアクリーナ１０２から空気が吸入される。吸入空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４はモータにより駆動される電子スロットルバルブである。
【００２５】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６は、複数設けられる。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔はシリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００２６】
燃料は吸気行程において噴射される。なお、燃料が噴射される時期は、吸気行程に限らない。また、本実施の形態においては、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとしてエンジン１００を説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。さらに、ポート噴射用のインジェクタのみを設けるようにしてもよい。
【００２７】
シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火され、燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し下げられ、クランクシャフト１１６が回転する。
【００２８】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御される。シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動される。排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００２９】
吸気バルブ１１８は、ＶＶＴ（Variable Valve Timing）機構１２６により、開閉タイミング（位相）が変更される。なお、排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更するようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態においては、カム１２２が設けられたカムシャフト（図示せず）がＶＶＴ機構１２６により回転されることにより、吸気バルブ１１８の開閉タイミングが制御される。なお、開閉タイミングを制御する方法はこれに限らない。本実施の形態において、ＶＶＴ機構１２６は、油圧により作動する。
【００３１】
エンジン１００は、ＥＣＵ１０００により制御される。ＥＣＵ１０００は、エンジン１００が所望の運転状態になるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸気バルブ１１８の開閉タイミングを制御する。ＥＣＵ１０００には、カム角センサ８００、クランク角センサ８０２、水温センサ８０４、エアフローメータ８０６、空燃比センサ８０８、大気圧センサ８１０から信号が入力される。
【００３２】
カム角センサ８００は、カムの位置を表す信号を出力する。クランク角センサ８０２は、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）ＮＥおよびクランクシャフト１１６の回転角度を表す信号を出力する。水温センサ８０４は、エンジン１００の冷却水の温度（以下、水温とも記載する）を表す信号を出力する。エアフローメータ８０６は、エンジン１００に吸入される空気量表す信号を出力する。空燃比センサ８０８は、排気ガスの空燃比を表す信号を出力する。大気圧センサ８１０は、大気圧を表す信号を出力する。なお、大気圧センサ８１０により大気圧を検出する代わりに、エアフローメータ８０６を用いて検出される吸入空気量および吸気温度などから大気圧を算出するようにしてもよい。大気圧を算出する方法については、周知の一般的な方法を利用すればよいためここではその詳細な説明は繰り返さない。
【００３３】
ＥＣＵ１０００は、これらのセンサから入力された信号、ＲＯＭ（Read Only Memory）１００２に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、エンジン１００を制御する。
【００３４】
本実施の形態において、ＥＣＵ１０００は、空燃比センサ８０８から入力された信号に基づいて、シリンダ１０６間で空燃比が異なる異常を判定する。すなわち、シリンダ１０６間で空燃比が異なると、異常が検出される。シリンダ１０６毎の空燃比は、クランク角毎の空燃比から特定される。シリンダ１０６毎の空燃比を検出する方法には周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。空燃比の異常以外の異常を判定するようにしてもよい。
【００３５】
図１に戻って、第１モータジェネレータ２００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機（モータ）としての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを生じるように構成される。インバータ２１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００に接続されている。インバータ２１０を制御することにより、第１モータジェネレータ２００の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。なお、第１モータジェネレータ２００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００３６】
動力分割機構３００は、外歯歯車であるサンギヤ（Ｓ）３１０と、そのサンギヤ（Ｓ）３１０に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ（Ｒ）３２０と、これらサンギヤ（Ｓ）３１０とリングギヤ（Ｒ）３２０とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ（Ｃ）３３０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。エンジン１００の出力軸がダンパを介して第１の回転要素であるキャリヤ（Ｃ）３３０に連結されている。言い換えれば、キャリヤ（Ｃ）３３０が入力要素となっている。
【００３７】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ（Ｓ）３１０に第１モータジェネレータ２００のロータ（図示せず）が連結されている。したがってサンギヤ（Ｓ）３１０がいわゆる反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ（Ｒ）３２０が出力要素となっている。そして、そのリングギヤ（Ｒ）３２０が、駆動輪（図示せず）に連結された出力軸６００に連結されている。出力軸６００の回転数は、出力軸回転数センサ６０２により検出され、出力軸回転数を表わす信号がＥＣＵ１０００に入力される。
【００３８】
図３に、動力分割機構３００の共線図を示す。図３に示すように、キャリヤ（Ｃ）３３０に入力されるエンジン１００の出力するトルクに対して、第１モータジェネレータ２００による反力トルクをサンギヤ（Ｓ）３１０に入力すると、これらのトルクを加減算した大きさのトルクが、出力要素となっているリングギヤ（Ｒ）３２０に現れる。その場合、第１モータジェネレータ２００のロータがそのトルクによって回転し、第１モータジェネレータ２００は発電機として機能する。また、リングギヤ（Ｒ）３２０の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータジェネレータ２００の回転数を大小に変化させることにより、エンジン１００の回転数を連続的に（無段階に）変化させることができる。すなわち、エンジン１００の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する制御を、第１モータジェネレータ２００を制御することによって行なうことができる。その制御は、ＥＣＵ１０００によって行なわれる。
【００３９】
走行中にエンジン１００を停止させていれば、第１モータジェネレータ２００が逆回転しており、その状態から第１モータジェネレータ２００を電動機として機能させて正回転方向にトルクを出力させると、キャリヤ（Ｃ）３３０に連結されているエンジン１００にこれを正回転させる方向のトルクが作用し、第１モータジェネレータ２００によってエンジン１００を始動（モータリングもしくはクランキング）することができる。その場合、出力軸６００にはその回転を止める方向のトルクが作用する。したがって走行のための駆動トルクは、第２モータジェネレータ４００が出力するトルクを制御することにより維持でき、同時にエンジン１００の始動を円滑におこなうことができる。なお、この種のハイブリッド形式は、機械分配式あるいはスプリットタイプと称されている。
【００４０】
図１に戻って、第２モータジェネレータ４００は、一例として三相交流回転電機であって、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成される。インバータ３１０を介してバッテリなどの蓄電装置７００接続されている。インバータ３１０を制御することにより、力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータジェネレータ４００のステータ（図示せず）は固定されており、回転しないようになっている。
【００４１】
変速機５００は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。それぞれ外歯歯車である第１サンギヤ（Ｓ１）５１０と第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とが設けられており、その第１サンギヤ（Ｓ１）５１０に第１のピニオン５３１が噛合するとともに、その第１のピニオン５３１が第２のピニオン５３２に噛合し、その第２のピニオン５３２が各サンギヤ５１０，５２０と同心円上に配置されたリングギヤ（Ｒ）５４０に噛合している。
【００４２】
なお、各ピニオン５３１，５３２は、キャリヤ（Ｃ）５５０によって自転かつ公転自在に保持されている。また、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０が第２のピニオン５３２に噛合している。したがって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、各ピニオン５３１，５３２と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第２サンギヤ（Ｓ２）５２０とリングギヤ（Ｒ）５４０とは、第２のピニオン５３２と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
【００４３】
さらに、変速機５００には、第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を選択的に固定するＢ１ブレーキ５６１と、リングギヤ（Ｒ）５４０を選択的に固定するＢ２ブレーキ５６２とが設けられている。これらのブレーキ５６１，５６２は摩擦力によって係合力を生じるいわゆる摩擦係合要素であり、多板形式の係合装置あるいはバンド形式の係合装置を採用することができる。そして、これらのブレーキ５６１，５６２は、油圧による係合力に応じてそのトルク容量が連続的に変化するように構成されている。さらに、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０に前述した第２モータジェネレータ４００が連結される。キャリヤ（Ｃ）５５０が出力軸６００に連結される。
【００４４】
したがって、上記の変速機５００は、第２サンギヤ（Ｓ２）５２０がいわゆる入力要素であり、またキャリヤ（Ｃ）５５０が出力要素となっており、Ｂ１ブレーキ５６１を係合させることにより変速比が“１”より大きい高速段が設定される。Ｂ１ブレーキ５６１に替えてＢ２ブレーキ５６２を係合させることにより、高速段より変速比の大きい低速段が設定される。
【００４５】
この各変速段の間での変速は、車速や要求駆動力（もしくはアクセル開度）などの走行状態に基づいて実行される。より具体的には、変速段領域を予めマップ（変速線図）として定めておき、検出された運転状態に応じていずれかの変速段を設定するように制御される。
【００４６】
図４に、変速機５００の共線図を示す。図４に示すように、Ｂ２ブレーキ５６２によってリングギヤ（Ｒ）５４０を固定すれば、低速段Ｌが設定され、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクが変速比に応じて増幅されて出力軸６００に付加される。これに対してＢ１ブレーキ５６１によって第１サンギヤ（Ｓ１）５１０を固定すれば、低速段Ｌより変速比の小さい高速段Ｈが設定される。この高速段Ｈにおける変速比も“１”より大きいので、第２モータジェネレータ４００の出力したトルクがその変速比に応じて増大させられて出力軸６００に付加される。
【００４７】
なお、各変速段Ｌ，Ｈが定常的に設定されている状態では、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の出力トルクを変速比に応じて増大させたトルクとなるが、変速過渡状態では各ブレーキ５６１，５６２でのトルク容量や回転数変化に伴う慣性トルクなどの影響を受けたトルクとなる。また、出力軸６００に付加されるトルクは、第２モータジェネレータ４００の駆動状態では、正トルクとなり、被駆動状態では負トルクとなる。
【００４８】
図５に示すように、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値より小さいと、第２モータジェネレータ４００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。
【００４９】
一方、ハイブリッド車の走行パワーがエンジン始動しきい値以上になると、エンジン１００が駆動される。これにより、第２モータジェネレータ４００の駆動力に加えて、もしくは代わりに、エンジン１００の駆動力を用いてハイブリッド車が走行する。また、エンジン１００の駆動力を用いて第１モータジェネレータ２００が発電した電力が第２モータジェネレータ４００に直接供給される。
【００５０】
走行パワーは、たとえば、ドライバにより操作されるアクセルペダルの開度（アクセル開度）および車速などをパラメータに有するマップに従ってＥＣＵ１０００により算出される。すなわち、本実施の形態において、ハイブリッド車の走行パワーは、運転者が要求するパワーを表わす。なお、走行パワーを算出する方法はこれに限らない。なお、本実施の形態において、パワーの単位はｋＷ（キロワット）である。
【００５１】
ハイブリッド車は、走行パワーを、エンジン１００と第２モータジェネレータ４００とで分担して実現するように制御される。たとえば、第１モータジェネレータ２００が発電しない場合であれば、エンジン１００の出力パワーと第２モータジェネレータ４００の出力パワーとの和が、走行パワーと略同じになるように制御される。したがって、エンジン１００の出力パワーが零であると、第２モータジェネレータ４００の出力パワーが、走行パワーと略同じになるように制御される。第２モータジェネレータ４００の出力パワーが零であると、エンジン１００の出力パワーが走行パワーと略同じになるように制御される。
【００５２】
エンジン１００を駆動する場合、たとえば、車速が高いほど、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが低下されて、走行パワーに対するエンジン１００の出力パワーの比率が大きくされる。一例として、車速がしきい値よりも高い場合には、第２モータジェネレータ４００の出力トルクが零まで低下されて、エンジン１００の駆動力のみを用いてハイブリッド車が走行する。なお、出力パワーの制御態様はこれに限らない。
【００５３】
エンジン１００の出力軸回転数（エンジン回転数）ＮＥおよび負荷は、図６に示す動作線に従って定められる。動作線は、エンジン回転数ＮＥと負荷との関係を示す。すなわち、動作線は、エンジン１００の運転点を定める。動作線は、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて開発者により予め定められる。
【００５４】
エンジン１００のエンジン回転数ＮＥおよび負荷は、動作線と、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを示す等パワー線との交点として定められる。すなわち、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥは、動作線上において、運転者の操作に応じて定められたエンジン１００の出力パワーを実現する回転数である。
【００５５】
動作線は、大気圧に応じて変更される。図７に示すように、エンジン１００の出力パワーが同じであれば、大気圧が低いほどエンジン回転数ＮＥが高く、かつ負荷が低くなるように動作線が変更される。図７においては、大気圧が第１の値であるときの動作線を実線で示し、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であるときの動作線を破線で示す。動作線を変更するのは、エンジン１００の吸気経路において負圧を確保するためである。なお、第１の値および第２の値は任意の値であって、特定の値に限定されない。
【００５６】
図８を参照して、ＥＣＵ１０００の機能について説明する。なお、以下に説明する機能はソフトウェアにより実現してもよく、ハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアとハードウェアとの協働により実現してもよい。
【００５７】
ＥＣＵ１０００は、第１判定部１０１０と、第２判定部１０２０と、設定部１０３０とを備える。第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが予め定められた上限値以下である場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値以下であり、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００５８】
なお、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値よりも大きい場合、エンジン１００の異常を判定しない。よって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値よりも大きい場合は、シリンダ１０６間で空燃比が異なっていても、エンジン１００の異常を検出しない。エンジン回転数ＮＥが大きい状態では、空燃比の異常を誤判定し得るからである。
【００５９】
さらに、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン１００の負荷が予め定められた下限値以上である場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつ負荷が下限値以下であり、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００６０】
さらに、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつ負荷が下限値よりも小さい場合、エンジン１００の異常を判定しない。よって、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつ負荷が下限値よりも小さい場合は、シリンダ１０６間で空燃比が異なっていても、エンジン１００の異常を検出しない。負荷が小さい状態では、空燃比の異常を誤判定し得るからである。
【００６１】
要するに、第１判定部１０１０は、大気圧が第１の値であり、かつエンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、エンジン１００の異常を判定する。大気圧が第１の値であり、運転状態が予め定められた領域外にある場合、エンジン１００の異常は判定されない。エンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの一方のみにより運転状態を表すようにしてもよい。 第２判定部１０２０は、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値より大きい場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第２判定部１０２０は、大気圧が第２の値であり、かつエンジン回転数ＮＥが上限値よりも大きく、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００６２】
さらに、第２判定部１０２０は、大気圧が第１の値よりも低い第２の値であり、かつエンジン１００の負荷が下限値より小さい場合、エンジン１００の異常を判定する。したがって、第２判定部１０２０は、大気圧が第２の値であり、かつ負荷が下限値よりも小さく、かつシリンダ１０６間で空燃比が異なる場合、エンジン１００の異常を検出する。
【００６３】
要するに、第２判定部１０２０は、大気圧が第２の値であり、かつエンジン回転数ＮＥおよび負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域外にある場合、エンジン１００の異常を判定する。 第１判定部１０１０および第２判定部１０２０の機能は、具体的には、設定部１０３０により大気圧に応じて検出領域を定めるとともに、エンジン回転数ＮＥおよび負荷が、定められた検出領域内にある場合にエンジン１００の異常を判定することにより実現される。
【００６４】
図９に検出領域の例を示す。検出領域は、エンジン１００の異常が判定されるエンジン回転数ＮＥおよび負荷を定める領域である。したがって、ＥＣＵ１０００は、エンジン回転数ＮＥが検出領域内にあり、かつエンジン１００の負荷が検出領域内にある場合、エンジン１００の異常を判定する。
【００６５】
図９において、大気圧が第１の値である場合に設定される検出領域（以下、第１検出領域とも記載する）を実線で示し、大気圧が第２の値である場合に設定される検出領域（以下、第２検出領域とも記載する）を破線で示す。また、大気圧が第１の値であるときの動作線を一点鎖線で示し、大気圧が第２の値であるときの動作線を二点鎖線で示す。
【００６６】
図９から明らかなように、大気圧が第１の値である場合、第１検出領域は、大気圧が第１の値であるときの動作線により規定されるエンジン回転数ＮＥおよび負荷を含むように設定される。大気圧が第２の値である場合、第２検出領域は、大気圧が第２の値であるときの動作線により規定されるエンジン回転数ＮＥおよび負荷を含むように設定される。
【００６７】
その結果、大気圧が第２の値である場合には、大気圧が第１の値である場合に比べて高い出力軸回転数を含むように検出領域が設定される。なお、前述した「上限値」は、大気圧が第１の値である場合に設定される第１検出領域内の出力軸回転数の最大値（出力軸回転数ＮＥ１）を意味する。同様に、大気圧が第２の値である場合には、大気圧が第１の値である場合に比べて低い負荷を含むように検出領域が設定される。前述した「下限値」は、大気圧が第１の値である場合に設定される第１検出領域内の負荷の最小値（負荷ＫＬ１）を意味する。
【００６８】
大気圧に応じて検出領域を設定した結果、大気圧が第１の値である場合、エンジン回転数ＮＥおよび負荷が図９において実線で示される第１検出領域内にある場合、エンジン１００の異常が判定される。一方、大気圧が第１の値であり、エンジン回転数ＮＥまたは負荷が図９において実線で示される第１検出領域外にある場合、エンジン１００の異常は判定されない。大気圧が第１の値よりも低い第２の値である場合、エンジン回転数ＮＥまたは負荷が図９において実線で示される第１検出領域外にあっても、エンジン１００の異常が判定される。
【００６９】
図１０を参照して、ＥＣＵ１０００が実行する処理について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１０００は、大気圧を検出する。Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１０００は、大気圧に応じて検出領域を設定する。Ｓ１０４いて、ＥＣＵ１０００は、エンジン回転数ＮＥおよび負荷が検出領域内にあるか否かを判定する。
【００７０】
エンジン回転数ＮＥおよび負荷が検出領域内にあると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６に移される。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１０００は、空燃比センサ８０８により検出される空燃比に基づいて、シリンダ１０６間で空燃比が異なるか否かを判定する。シリンダ１０６間で空燃比が異なると（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ１０００は、異常を検出する。
【００７１】
エンジン回転数ＮＥまたは負荷が検出領域外にある場合（Ｓ１０４にてＮＯ）、ＥＣＵ１０００は、異常を判定しない。
【００７２】
以上のように、本実施の形態によれば、大気圧が第１の値である場合、予め定められた領域内の運転状態において、エンジン１００の異常が判定される。一方、大気圧が第１の値よりも低い第２の値である場合、予め定められた領域外の運転状態においても、エンジン１００の異常が判定される。これにより、異常を判定する頻度が確保される。
【００７３】
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。
【符号の説明】
【００７４】
１００ エンジン、１０６ シリンダ、１１６ クランクシャフト、２００ 第１モータジェネレータ、３００ 動力分割機構、４００ 第２モータジェネレータ、５００ 変速機、８０２ クランク角センサ、８０８ 空燃比センサ、８１０ 大気圧センサ、１０００ ＥＣＵ、１０１０ 第１判定部、１０２０ 第２判定部、１０３０ 設定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒が設けられた内燃機関と、
大気圧が第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第１の値よりも低い第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定する制御ユニットとを備える、車両。
【請求項２】
前記制御ユニットは、
大気圧が前記第１の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定しない、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御ユニットは、
大気圧が前記第１の値であり、かつ前記運転状態が前記領域内にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、前記内燃機関の異常を検出し、
大気圧が前記第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、前記内燃機関の異常を検出する、請求項１に記載の車両。
【請求項４】
前記運転状態は前記内燃機関の出力軸回転数により表され、
前記制御ユニットは、大気圧が前記第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数が前記領域内の出力軸回転数の最大値以下である場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第２の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数が前記最大値よりも大きい場合、前記内燃機関の異常を判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項５】
前記運転状態は前記内燃機関の負荷により表され、
前記制御ユニットは、大気圧が前記第１の値であり、かつ前記内燃機関の負荷が前記領域内の負荷の最小値以上である場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第２の値であり、かつ前記内燃機関の負荷が前記最小値よりも小さい場合、前記内燃機関の異常を判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記運転状態は前記内燃機関の出力軸回転数および負荷により表され、
前記制御ユニットは、大気圧が前記第１の値であり、前記内燃機関の出力軸回転数が前記領域内の出力軸回転数の最大値以下であり、かつ前記内燃機関の負荷が前記領域内の負荷の最小値以上である場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第２の値であり、前記内燃機関の出力軸回転数が前記最大値よりも大きく、かつ前記内燃機関の負荷が前記最小値よりも小さい場合、前記内燃機関の異常を判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定方法であって、
大気圧が第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、前記内燃機関の異常を判定するステップと、
大気圧が前記第１の値よりも低い第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定するステップとを備える、内燃機関の異常判定方法。
【請求項８】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定装置であって、
大気圧が第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、前記内燃機関の異常を判定するための第１の判定手段と、
大気圧が前記第１の値よりも低い第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定するための第２の判定手段とを備える、内燃機関の異常判定装置。
【請求項１】
複数の気筒が設けられた内燃機関と、
大気圧が第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第１の値よりも低い第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定する制御ユニットとを備える、車両。
【請求項２】
前記制御ユニットは、
大気圧が前記第１の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定しない、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記制御ユニットは、
大気圧が前記第１の値であり、かつ前記運転状態が前記領域内にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、前記内燃機関の異常を検出し、
大気圧が前記第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にあり、かつ気筒間で空燃比が異なる場合、前記内燃機関の異常を検出する、請求項１に記載の車両。
【請求項４】
前記運転状態は前記内燃機関の出力軸回転数により表され、
前記制御ユニットは、大気圧が前記第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数が前記領域内の出力軸回転数の最大値以下である場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第２の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数が前記最大値よりも大きい場合、前記内燃機関の異常を判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項５】
前記運転状態は前記内燃機関の負荷により表され、
前記制御ユニットは、大気圧が前記第１の値であり、かつ前記内燃機関の負荷が前記領域内の負荷の最小値以上である場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第２の値であり、かつ前記内燃機関の負荷が前記最小値よりも小さい場合、前記内燃機関の異常を判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記運転状態は前記内燃機関の出力軸回転数および負荷により表され、
前記制御ユニットは、大気圧が前記第１の値であり、前記内燃機関の出力軸回転数が前記領域内の出力軸回転数の最大値以下であり、かつ前記内燃機関の負荷が前記領域内の負荷の最小値以上である場合、前記内燃機関の異常を判定し、大気圧が前記第２の値であり、前記内燃機関の出力軸回転数が前記最大値よりも大きく、かつ前記内燃機関の負荷が前記最小値よりも小さい場合、前記内燃機関の異常を判定する、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定方法であって、
大気圧が第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、前記内燃機関の異常を判定するステップと、
大気圧が前記第１の値よりも低い第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定するステップとを備える、内燃機関の異常判定方法。
【請求項８】
複数の気筒が設けられた内燃機関の異常判定装置であって、
大気圧が第１の値であり、かつ前記内燃機関の出力軸回転数および負荷のうちの少なくともいずれか一方により表される運転状態が予め定められた領域内にある場合、前記内燃機関の異常を判定するための第１の判定手段と、
大気圧が前記第１の値よりも低い第２の値であり、かつ前記運転状態が前記領域外にある場合、前記内燃機関の異常を判定するための第２の判定手段とを備える、内燃機関の異常判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１７４２１（Ｐ２０１２−１１７４２１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６７４２（Ｐ２０１０−２６６７４２）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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