WO2000039444A1

WO2000039444A1 - Detecteur de la puissance de sortie d'un moteur a combustion interne

Info

Publication number: WO2000039444A1
Application number: PCT/JP1999/005074
Authority: WO
Inventors: Toshifumi Takaoka; Katsuhiko Hirose; Hiroshi Kanai; Toshio Inoue; Masaki Kusada; Takahiro Nishigaki; Masakiyo Kojima; Katsuhiko Yamaguchi
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2000-07-06
Also published as: EP1143134A4; EP1143134B1; EP1143134A1; CN1159519C; KR100397526B1; US6522024B1; CN1331780A; KR20010089586A

Description

明細書

内燃機関の出力状態検出装置技術分野

本発明は、内燃機関の出力状態を検出する内燃機関の出力状態検出装置に関する。背景技術

近年、エンジンとモー夕一ジェネレータ一（電動機又は発電機として機能する）とを備えた車輛、例えば、いわゆるハイブリッド車が実用化されている。こうしたハイブリツド車においては、エンジンを効率の良い機関回転領域で運転を行なうために、エンジンとモー夕一ジェネレーターとを遊星歯車を介して接続し、モ一夕一ジェネレータ一を制御することによりエンジン回転数を効率の良い機関回転数に維持している。発明の開示

エンジンとモ一夕一ジェネレータ一とを有する車輛おいてはモー夕一ジエネレ一夕一がェンジンの出力軸の回転角速度をほぼ一定となるよう制御するので、回転角速度に基づいて内燃機関の出力状態を検出することは困難であることを、発明者らは見出した。

従って、本発明は、内燃機関と電動機とを有している車輛等において、内燃機関の出力状態を検出することのできる出力状態検出装置を提供することを目的とする。

例えば、燃料弁や点火装置の不具合による内燃機関の気筒内での失火（内燃機関の出力状態）を検出する装置として、特開平 2— 4 9 9 5 5号公報に開示されている技術がある。この技術は、内燃機関の出力軸の回転角速度を検出し、回転角速度の異常に基づいて失火が起こつた異常気筒を判別するものである。しかし、上述したように、エンジンとモー夕一ジェネレーターとを有する車輛においては、モ—夕—ジェネレータ—によってエンジンの回転数を制御しているので、この技術のようにエンジンの回転数に基づいて燃焼状態（出力状態）を検出を行なうことは困難である。

あるいは、内燃機関を安定して運転させたり、排出される排気ガス内の有害成分を低減させるために、燃料性状を検出することが行われている。燃料性状の変化によって内燃機関の出力は変わり得るので、燃料性状は内燃機関の出力状態のうちの一つとしてとらえることができる。燃料性状を検出する燃料性状検出装置としては、特開平 9-256898号公報に記載のものなどが知られている。特開平 9- 256898 号公報に記載の燃料性状検出装置は、補機駆動時における機関回転数の変化によって、燃料性状を検出するものである。

燃料性状が重質であると、冷間始動時などに燃料が吸気管（吸気ポート）内壁などに付着した場合に、付着した燃料は揮発しにくくなる。燃料性状を検出してその検出結果に基づいて燃料噴射量を補正しなければ、空燃比がリーン寄りになる場合がある。このため、内燃機関の出力や運転状態が不安定になったり、排気ガス中に有害物質が多く含まれるようになってしまう。

しかし、エンジンとモータージェネレータ一（車輪駆動用及び発電用）とを有する車輛においては、モータ一ジェネレーターによってエンジンの回転数を制御しているので、機関回転数の変化は非常に小さく、機関回転数の変化から燃料性状を判定することは非常に困難である。

本発明は、内燃機関と、内燃機関により駆動されて電力を生成する発電機と、発電機のトルク反力を検出するトルク検出手段と、内燃機関の出力状態を検出する出力状態検出手段とを備えており、出力状態検出手段が、トルク検出手段によつて検出された電動機のトルク反力を基にして内燃機関の出力状態を検出することを特徴としている。電動機は内燃機関の出力を受けて発電するので、電動機のトルク反力には内燃機関の出力が反映される。このため、本発明によれば、電動機のトルク反力に基づいて内燃機関の出力状態を検出することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る内燃機関の出力状態検出装置を搭載したハイプリッド車の主要部分の概略構成図である。

図 2は、図 1の装置の動力分割機構の概略構成図である。

図 3は、図 2の動力分割機構の構成部分の回転数の関係を示す共線図である。図 4は、本発明に係る内燃機関の出力状態検出装置の燃焼状態検出動作を示すフローチヤ一トである。

図 5は、本発明に係る内燃機関の出力状態検出装置の燃焼状態検出動作を示すフローチヤ一トである。

図 6は、エンジントルクの時間変動を示すグラフである。

図 7は、本発明に係る内燃機関の出力状態検出装置の燃料性状検出動作（機関定常状態時）を示すフローチャートである。

図 8は、始動時燃料噴射量 TAUの計算処理を示すフローチヤ一トである。図 9は、始動後燃料噴射量 TAUの計算処理を示すフローチャートである。図 1 0は、暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTP算出ルーチンを示すフローチヤ一トである。

図 1 1は、始動後増量補正係数 FASE 算出ルーチンを示すフローチャートであ

図 1 2は、空燃比フィ一ドバック補正係数 FAF算出ルーチンを示すフローチヤートである。

図 1 3は、空燃比フィードバック制御における、空燃比センサの出力値 A/F, ディレイカウン夕 CDLY,空燃比フラグ Fl，空燃比フイードバヅク補正係数 FAF の変化を示すタイミングチャートである。

図 14は、壁面付着燃料補正係数 FMW算出ルーチンを示すフローチャートでめる。

図 15は、本発明に係る内燃機関の出力状態検出装置の燃料性状検出動作（機関過渡状態時）を示すフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従ってこれを説明する。本発明の出力状態検出装置を有する車輛の構成を図 1に示す。

この車輛は、その駆動源として、内燃機関であるエンジン 1とモ一夕一ジエネレ一夕一（MG) 2とを有している、いわゆるハイブリッド車である。また、この車輛は、エンジン 1の出力を受けて発電を行うモ一夕一ジェネレーター（MG) 3も有している。これらのエンジン 1、 MG2及び MG3は、動力分割機構 4によって接続されている。動力分割機構 4は、エンジン 1の出力を MG 3と駆動輪 5とに振り分けている。また、動力分割機構 4は、 MG 2からの出力を駆動輪 5 に伝達させる役割や、減速機 7及び駆動軸 6を介して駆動輪 5に伝達される駆動力の変速機としての役割も備えている。動力分割機構 4については、追って詳しく説明する。

MG2は、交流同期電動機であり、交流電力によって駆動される。インバ一夕 9は、バッテリ 8に蓄えられた電力を直流から交流に変換して、 MG2に供給すると共に、 MG 3によって発電される電力を交流から直流に変換して、バッテリ 8に蓄えるためのものである。 MG3も、基本的には上述した MG 2とほぼ等しい構成を有しており、交流同期電動機としての構成を有している。 MG2が主として駆動力を出力するのに対して、 MG3は、主としてエンジン 1の出力を受けて発電する。

なお、 MG2は、主として駆動力を発生させるが、駆動輪 5の回転を利用して発電（回生発電）することもでき、発電機としても機能し得る。このとき、駆動輪 5にはブレーキ（回生ブレーキ）がかかるので、これをフットブレーキ（オイルブレーキ）やエンジンブレーキと併用することにより、車輛を制動させることができる。一方、 MG 3は、主としてエンジン 1の出力を受けて発電をするが、ィンバ一夕 9を介してバッテリ 8の電力を受けて駆動する電動機としても機能し得る。

そして、エンジン 1のクランクシャフト 1 5には、ピストン位置及びエンジン 1の回転数を検出するクランクポジションセンサ 2 1が取り付けられている。クランクポジションセンサ 2 1は、エンジン E C U 1 1に接続されている。また、 M G 2及び M G 3の各駆動軸には、それそれの回転位置及び回転数を検出する回転センサ（レゾルバ） 2 2 , 2 3が取り付けられている。回転センサ 2 2 , 2 3 は、それそれモー夕 E C U 1 2に接続されている。

上述した動力分割機構 4を、エンジン 1、 M G 2及び M G 3と共に図 2に示す。ここでは、動力分割機構 4がプラネ夕リギヤュニットにより構成されているため、以下、動力分割機構 4をブラネ夕リギヤユニット 4とも言うこととする。プラネタリギヤユニット 4は、サンギヤ 4 aと、このサンギヤ 4 aの周囲に配置されたブラネ夕リギヤ 4 bと、このブラネ夕リギヤ 4 bのさらに外周に配置されたリングギヤ 4 cと、プラネタリギヤ 4 bを保持するギヤキャリア 4 dとからなる。ここで、エンジン 1のクランクシャフト 1 5がダンバ 1 6を介して中心軸 1 7 と結合されており、この中心軸 1 7がギヤキヤリア 4 dと結合されている。即ち、エンジン 1の出力は、プラネ夕リギヤュニット 4のギヤキヤリア 4 dに入力される。また、 M G 2は、内部にステ一夕 2 aと口一夕 2 bとを有しており、この口 —夕 2 bがリングギヤ 4 cと結合され、口一夕 2 b及びリングギヤ 4 cはさらに減速機 7の第一ギヤ 7 aと結合されている。

減速機 7は、第一ギヤ 7 a、トルク伝達チェーン 7 b、第二ギヤ 7 c、第三ギャ 7 d、ファイナルギヤ 7 eからなる。即ち、モ一夕 2の出力は、プラネ夕リギャュニット 4のリングギヤ 4 cに入力され、減速機 7及びデフアレンシャルギヤ 18を介して、駆動軸 6に伝達される。この結果、 MG2は車軸 6と常時接続されている形になっている。

MG3は、 MG2と同様に、内部にステ一夕 3aと口一夕 3bとを有しており、この口一夕 3 bがサンギヤ 4 aと結合されている。即ち、エンジン 1の出力が、このプラネ夕リギヤュニット 4で分割され、サンギヤ 4 aを介して MG 3のロー夕 3 bに入力される。また、エンジン 1の出力は、このブラネ夕リギヤユニット 4で分割され、リングギヤ 4 cなどを介して駆動軸 6にも伝達され得る。

ここで、 MG 3の発電量を制御してサンギヤ 4 aの回転を制御することによつて、ブラネ夕リギヤユニット 4全体を無断変速機として用いることができる。即ち、エンジン 1又は（及び） MG2の出力は、プラネタリギヤユニット 4によつて変速された後に駆動軸 6に出力される。また、 MG3の発電量（モ一夕として機能する場合は電力消費量）を制御して、エンジン 1の機関回転数を制御することもできる。ここでは、エンジン 1の回転数をエネルギー効率の良い領域に維持するように制御している。

図 3は、プラネタリギヤユニット 4の各ギヤの回転数及び回転方向（即ち、各ギヤに接続されたエンジン 1、 MG2、 MG 3の回転数及び回転方向）の釣り合いを示す共線図である。ここで、縦軸は各ギヤ（サンギヤ 4 a、リングギヤ 4 c、ギヤキャリア 4d) の回転数、即ち、エンジン 1、 MG2、 MG3の回転数を表している。一方、横軸は各ギヤのギヤ比を表したものであり、リングギヤ 4 cの歯数に対するサンギヤ 4 aの歯数を pとすると、図 3中ギヤキヤリャ 4 dに対応する軸は、サンギヤ 4 aとリングギヤ 4 cの軸を 1 ： pに内分する座標位置に位置する。そして、エンジン 1及びギヤキヤリャ 4 dの回転数 Neと、 MG2及びリングギヤ 4 cの回転数 Nm と、 MG 3及びサンギヤ 4 aの回転数 Ngは以下の関係を満たす。

停車時でエンジン 1が停止している時には MG 2、 MG 3も停止しているので図 3で線 Aに示されるような状態にある。発進時や低速走行時には、低回転状態で高トルクを発生できる MG 2の特性を利用して、エンジン 1を停止させ、 MG 2のみをバッテリ 8からの電力で駆動させて走行する（線 B)。ハイブリッド車では、始動キーがオンとされた直後に触媒暖機などのために停車状態でもェンジン 1がー定時間運転される。このような停車状態でのェンジン始動時は M G 2を停止させ、 MG 3をスターターとして用いてエンジン 1を回転させることで機関始動を行なう（線 c)。

定常走行時は主にエンジン 1の力を利用して走行し、 MG 3をほとんど回転させないで発電を行なわない一方で、 MG 2は必要に応じて駆動力をアシス卜する (線 D)。定常走行からの加速時などの高負荷走行時には、エンジン 1の回転数を上げるとともに MG 3により発電を行い、 MG 2のアシストカを増加させてェンジン 1と MG 2の駆動力を利用して運転を行なう（線 E)。制動時、減速時には MG 2で発電を行い、運動エネルギーを電力として回収する回生発電を行なう。また、バッテリ 8の充電量が低下したような場合は、軽負荷時であってもェンジン 1を駆動し、エンジン 1の出力を利用して MG 3で発電を行い、インバ一夕 9 を介してバッテリ 8を充電する。

MG 2, MG 3の回転数制御は、回転センサ 22， 23の出力を参照してモ一夕 E CU 12がインバー夕 9を制御することにより行われる。これによりェンジン 1の回転数も制御可能である。

これらの制御は、いくつかの電子制御ュニット（ECU)によって制御される（図 1参照)。ハイブリッド車として特徴的な、エンジン 1による駆動と MG 2及び MG3の電気的駆動とは、メイン ECU1 0によって総合的に制御される。メイン ECU10によって、エネルギー効率が最適となるように、エンジン 1による駆動と MG2及び MG3の電気的駆動とがバランスされ、エンジン 1、 MG2及び M G 3を制御すベく、各制御指令がェンジン ECU 1 1及びモー夕 ECU 12に出力される。

また、エンジン ECU 1 1及びモー夕 ECU 12は、エンジン 1、 MG2及び M G3の情報をメイン ECU10に伝えてもいる。メイン ECU10には、バッテリ 8を制御するバッテリ ECU 13や、ブレーキを制御するブレーキ ECU 14も接続されている。バヅテリ ECU13は、バッテリ 8の充電状態を監視し、充電量が不足した場合は、メイン ECU10に対して、充電要求指令を出力する。充電要求を受けたメイン ECU 10は、ノッテリ 8に対して充電をすべく、発電機 3 発電させる制御を行う。ブレーキ ECU14は、車輛の制動を司っており、メイン ECU10と共に MG 2による回生ブレーキを制御する。

エンジン 1の出力トルク Te と MG2の出力トルク Tmと MG3の発電によるトルク反力 Tg とがいずれも 0でなく釣り合つている時（定常状態時）には、以下の関係を満たす。

τ„ (2)

Τ =-^- T

s 1+p (3) なお、上述したトルク反力は、発電時に MG 3によって発生される反力である。また、 Tgは、通常 Te、 Tmと逆方向に作用するため、マイナスの値をとる。一方、三者が釣り合つていない時には、釣り合い時のトルクとの差に応じて各構成要素の回転数が変化する。このとき、エンジン 1の回転角速度を we、 MG W

3の回転角速度を w g、ギヤを含めた慣性モーメントをそれそれ I e、 I gとすると、次式が成立する。 άω.

( 4 )

dt P dt なお、慣性モーメント I e , I gは実験により予め求めておいた数値をメイン ECU 1 0内の ROM に記憶させておき、この値を取り出して用いる。また、ェンジン 1の回転角速度 w eは、クランクポジションセンサ 2 1によって検出される。 M G 3の回転角速度は、回転センサ 2 3によって検出される。

以上述べたような構成のハイプリッド車におけるエンジン 1の出力状態検出動作について以下、説明する。まず、内燃機関の出力状態として燃焼状態を検出する場合について説明する。図 4は、この燃焼状態検出動作のフローチャートである。このフローチャートに基づく処理は、エンジン 1の動作時にのみ処理が行われる。

まずステップ S 1 1において、エンジン起動直後であるかを判定する。起動から所定時間内であればステップ S 1 2に移行し、エンジン回転数 Neが上昇してから一定時間経過しているかを判定する。これは、エンジン回転数 Neが十分に上昇していない場合や、上昇してから間がない場合は、暖機中あるいは M G 3がス夕一夕一としてエンジン 1を回転させている状態であってエンジン 1内の燃焼が安定していない状態にあるため失火判定が不要であるからである。したがって、 —定時間経過していない場合にはその後の処理をスキップして終了する。

一定時間経過している場合にはステップ S 1 3に移行し、検出された M G 3のトルク反力 Tgと、釣合トルク反力 Tgreqとを比較する。釣合トルク反力 Tgreq とは、エンジン 1に対して要求されるエンジン要求トルク Tereq を出力するようにエンジン 1が運転された状態で、この要求トルク Tereq に対して釣り合う状態にある MG3が発生するトルク反力である。以下、これについて詳述する。メイン E CU 10は、運転者のアクセル操作に基づいて、その時点での車速、バッテリ容量、補機出力などを参照してエンジン 1と MG 2のそれそれに要求する要求トルク Tereq、 Tmreqを算出する。さらに、これらの要求トルク Tereq、 Tmreqを満たすエンジン 1と MG 2それそれの回転数 Ne、 Nmを決定する。このとき式（ 1) から MG3の回転数 Ngも決定する。そしてモ一夕 E CU 12を制御してインバ一夕 9を介して MG 2、 MG 3へ流れる電流、周波数を制御することで MG 2、 MG3の回転数 Nm、 Ng を調整する。これによりエンジン 1の回転数も所定の回転数に調整することができる。

このとき、エンジン 1の燃焼状態が安定していれば、エンジン 1の実際の出力トルク Teは要求トルク Tereqに一致する。しかし、エンジン 1の燃焼状態が不安定になり、失火等が発生すると実際の出力トルク Teは要求トルク Tereqを下回ることになる。この時、 MG 3のトルク反力 Tgの絶対値は、エンジン 1の要求トルク Tereqと釣り合う時の値 Tgreqの絶対値より小さくなる。

したがって両者を比較することで失火を判定することが可能となる。トルク反力 Tgは、回転センサ 23で測定した MG3の回転数と MG3の発電量とから算出することができる。なお、 MG 3にトルクセンサを設けてもよい。 MG3の回転数と発電量とから算出したトルク反力 Tgが、エンジン 1の要求トルク Tereq と釣り合う釣合トルク反力 Tgreq より絶対値で小さい時は、ステップ S 19に移行して失火と判定する。そうでない場合はその後の処理をスキップして終了する。

エンジン 1の起動から十分に時間が経過している時はステップ S 14に移行し、エンジン自立運転中であるかを判定する。ここでエンジン自立運転とは、 MG3 によるエンジン 1の回転数制御を行なっていない状態であり、エンジン 1の回転数は通常の車両の搭載エンジンと同様にエンジン E CU 1 1に制御されている。以下のステップ S 15〜S 17の処理は、 MG3によるエンジン 1の回転数制御が行われている時に特有の処理であるため、エンジン自立運転中のときはこれらの処理をスキップしてステップ S 1 8へと移行する。

エンジン 1が自立運転中ではない場合はステップ S 1 5に移行する。ステップ S 1 5においては、 M G 3の回転数制御の制御量を判定する。例えば、 P I D制御を用いている場合は P制御量の変化量を判定する。 P制御量が急変している場合は、 M G 3の回転数、ひいてはエンジン 1の回転数及び出力トルク自体を急変させている状態である。このため、 P制御量が急変している場合は、失火の有無に関らず、 M G 3の回転数（エンジン 1の回転数及び出力トルク）の変動が大きくなるため、これらの変動を失火判定に用いることはできない。したがって、制御量が急変している場合には、失火判定を行なわず、その後の処理をスキップする。制御量変化が小さい場合には、ステップ S 1 6へと移行する。

ステップ S 1 6においては、トルク反力 Tgを閾値 Tgxと比較する。前述したように失火が発生するとエンジン 1の出力トルク Te の絶対値が小さくなり、 M G 3のトルク反力 Tgの絶対値も小さくなる。したがって、トルク反力 Tgが所定の閾値 Tgx より絶対値で小さい時には失火の可能性が高いと判定してステツプ S 1 7に移行し、そうでない場合は、燃焼状態は安定していると判定してその後の処理をスキップする。ここで閾値 Tgx の算出は、エンジン 1及び M G 3の回転数が安定している場合（定常状態にある場合）には、式（3 ) に基づき、ェンジン 1及び M G 3の回転数が変化している場合（過渡状態にある場合）には、式（4 ) に基づいてそれぞれ行なえばよい。

ステップ S 1 6が肯定されて失火の可能性が高いと判定された場合は、さらに精度よく失火の有無を判定すべく、ステップ S 1 7及びステップ S 1 8でェンジン 1の回転数を参照する。ここでは、エンジン 1は自立運転ではなく、 M G 3によって回転数制御が行われており、エンジン 1は失火による回転変動が小さくなる状態にある。このため、ステップ S 1 7では、次のステップ S 1 8での判定に用いる回転変動の閾値をエンジン自立運転中の閾値より低い閾値に設定する。次いで、ステップ 1 8での処理であるが、まず、ステヅプ S 1 4が肯定された後のステップ S 1 8においては、エンジン 1が自立運転されている場合の回転変動閾値に対して大きいか否かを判定する。回転変動が閾値以上であった場合は、ステップ S 1 9に移行して失火と判定する。

一方、ステップ S 1 6が肯定され、ステップ S 1 7で回転変動閾値が変更された後のステップ S 1 8においては、エンジン 1が自立運転されていない場合の回転変動閾値に対して大きいか否かを判定する。回転変動が閾値以上であった場合は、ステップ S 1 9に移行して失火と判定する。エンジン 1のサイクル数に比して失火の発生頻度が高い場合にはメイン E C U 1 0はその旨をメータ表示系に表示して処理を終了する。

ステップ S 1 6の判定処理に代えてステップ S 1 3と同様の判定処理を行なつてもよい。ステップ S 1 3の判定処理は、エンジン 1への要求トルク Tereq をもとに判定を行なっているので、エンジン 1の起動直後から安定して判定を行なうことができるという利点がある。

また、ステップ S 1 4においてエンジン 1が現在自立運転中であるかを判定したが、例えば、所定時間ごと、あるいは、失火が検出された以降のサイクルにおいて、エンジン 1を強制的に自立運転に切り替えてもよい。これらの場合は、 M G 3によるエンジン 1の回転数制御が停止されるので、回転変動のみからェンジン 1の失火を検出することができる。

また、 M G 3によるエンジン 1の回転制御中は、失火判定にエンジン 1の回転変動を用いず、ステップ S 1 6あるいはステップ S 1 3によるトルク変動検出のみを用いてもよい。完全な失火にまで至らない不安定な燃焼が連続して発生した場合は、エンジン 1の回転数変動は小さくともトルクの不足は顕著に表れる。トルク変動を検出することでこうした連続した不安定燃焼を検出することが可能である。

定常走行時のエンジン 1の回転数 Ne と M G 3の回転数 Ngに応じたトルク反力の閾値 Tgx をマップとしてメイン E C U 1 0に格納しておき、定常走行時にはこのマップを利用してステップ S 1 6の判定処理を行なってもよい。同様に加減速時にはこれらのマップの値を補正することで閾値 Tgx を求めて判定処理を行なってもよい。

エンジン 1が自立運転中でない場合は、エンジン 1の回転数の変動は M G 3による制御で緩和されるため、自立運転中と同じ回転変動の閾値では失火が起こつても判定ができない。本発明では、こうした場合にはエンジン 1の回転数の変動判定の閾値を小さくすることで緩和された条件でも正確な判定が可能となる。ェンジン 1の回転数の変動はトルク変動に比べて失火発生に対するレスポンスが速いので、単発的な失火検出の精度が高い。したがって、両者を併用することが好ましいが、失火判定にいずれかのみを用いてもよい。

Tgx, Tgreq、回転変動の閾値等の各種の閾値は、大気圧、内燃機関の冷却水温、吸入空気量、機関回転数、空燃比、点火時期、燃料性状、発電機の発電電力あるいは出力等によって変化する。したがって、これらの一つあるいは組み合わせをパラメ一夕として閾値を変更することが好ましい。これにより運転状態に関らずに正確な失火判定を行なうことが可能となる。また、上述したようにプラネ夕リ一ギヤ 4などのような動力分割機構を採用している場合には、上述したパラメーターに動力分割機構の動力分割状態を加えても良い。

大気圧は、大気圧センサ 2 4によって検出される。冷却水温は、エンジン 1に取り付けられた冷却水温センサ 2 5によって検出される。吸入空気量は、吸気管 3 0上に設けられた圧力センサ 2 7によって検出される吸気管圧力から検出される。なお、吸入空気量は、エンジン 1の吸気管 3 0上に設けたエアフロメ一夕によって検出してもよい。機関回転数は、クランクポジションセンサ 2 1によって検出される。空燃比は、エンジン 1の排気管 3 1上に設けられた空燃比センサ 2 6によって検出される。

エンジン 1の点火プラグ 2 9の点火は、エンジン ECU 1 1から点火信号をィグニッシヨンコイル 2 8に送出することによって行うので、点火時期は、クランクポジションセンサ 2 1の出力に基づいて ECU 1 1によって検出できる。燃料性状の検出は、追って詳述する。 M G 3の発電電力や出力は、モー夕 ECU 1 2 によって検出される。動力分割状態は、ブラネ夕リギアユニット 4の駆動状態を制御するエンジン ECU 1 1によって検出することができる。

上述したように、エンジン 1の出力トルク Te と M G 3のトルク反力 Tg との間の式（3 ) , ( 4 ) のような所定の関係を利用して、 M G 3のトルク反力 Tgからエンジン 1の出力トルク Te を求めることができる。失火などにより燃焼状態が変化すると、エンジン 1の出力トルク Te が変化する。したがって、燃焼状態はエンジン 1の出力トルク Te の変化から判定することが可能であり、 M G 3のトルク反力 Tg力ら最終的に燃焼状態を判定することが可能となる。

また、燃焼状態の変化はエンジン 1の回転数に変化をもたらす。正常な燃焼状態の場合に比べて燃焼状態が変化した場合には、同一の回転数でもエンジン 1の出力トルク Te は異なってくる。したがって、燃焼状態の判定にエンジン 1の回転数を併用することでさらに精度良く判定を行なうことが可能となる。

また、エンジン 1の出力トルク Te はエンジン 1の回転数に応じたものであるため、エンジン 1の出力トルク Te の制御はエンジン 1の回転数を制御することで行なうことが可能となる。このときのエンジン 1側の出力トルク Te の目標値 (要求トルク Tereq) は、制御している回転数から算出可能である。そして、前述のように M G 3のトルク反力 Tgからエンジン 1の実際の出力トルク Te を算出することができる。正常な燃焼状態では要求トルク Tereq と実際の出力トルク Teがー致するが、燃焼異常が発生すると、要求トルク Tereqに対して実際の出力トルク Te は小さくなる。このため、両者 ¾比較することで燃焼状態を判定することが可能である。

エンジン 1の自立運転状態では、エンジン 1の回転は、機関外部から制御を受けていない。したがって、エンジン 1の燃焼状態が変化するとそれがエンジン 1 の回転数の変動として表れるので、エンジン 1の回転数の変動のみから燃焼状態を判定することが可能となる。

大気圧、エンジン 1の冷却水温、吸入空気量、機関回転数、空燃比、点火時期、燃料性状、 M G 3の発電電力、 M G 3の出力など、エンジン 1の運転状態に影響を与える各種パラメ一夕が異なると、同一回転数でも得られる出力トルクが異なつてくる。また、燃焼安定度の許容性も変化するので、判定時の Tgx、 Tgreq、回転変動の閾値等の各種の閾値を変えることで運転状態の違いにきめ細かく対応させることが可能となる。

エンジン 1の回転数制御の制御量が所定量以上の場合は、 M G 3の回転数 Ng の目標回転数からのずれが大きい場合であり、こうした場合には、制御に伴って M G 3の回転数 Ng、ひいてはエンジン 1の回転数 Ne が急変する。そして、ェンジン 1の出力トルク Te もこれに伴って急変することになる。したがって、回転数、トルク変化のいずれを用いて燃焼状態の判定を行なっている場合でも、制御に伴う回転数変化、トルク変化が大きいために燃焼状態による変化を正確に検出することが困難であるので、燃焼状態の判定を一時停止することが好ましい。

M G 3の回転数 Ngを P I D制御している際の P成分変化量が大きい場合には、 M G 3の回転数 Ngの目標回転数からのずれが大きい場合である。 P成分変化量の検出は比較的容易なので、 P I D制御している際の P成分変化量が大きい場合に、上述したエンジン 1の回転数制御の制御量が所定値以上であるとするのがよい。

M G 3の回転を制御することによるエンジン 1の回転数制御を一時停止させると、エンジン 1の燃焼状態の変動に応じてエンジン 1の回転数に変動が現れる。したがって、 M G 3によるエンジン 1の回転数制御を停止させている場合は、このエンジン 1の回転数の変動から燃焼状態の変動を判定することが可能である。

次に、内燃機関の出力状態として各気筒の燃焼状態を検出する場合について説明する。図 5は、この燃焼制御動作のフローチャートである。このフローチヤ一卜に基づく処理は、エンジン 1の動作時にのみ処理が行われる。

まずステップ S 2 1において、トルク反力 Tg と燃焼行程にある気筒を検出する。ここで、トリレク反力 Tgは、上述したように、回転センサ 2 3で測定した M G 3の回転数と、 M G 3の発電量とから、モ一夕 E C U 1 2により算出することができる。なお、 M G 3にトルクセンサを設けてもよい。また、燃焼行程にある気筒は、クランクポジションセンサ 2 1の出力を基にしてエンジン E C U 1 1により判定可能である。次に、ステップ S 2 2において、トルク反力 Tgから定常運転時（定常状態時）は式（3 ) により、エンジン 1の回転数変動時（過渡状態時）は式（4 ) によりエンジントルク Teを算出する。

続いて、ステップ S 2 3において、実際のエンジン 1の出力トルク Te とェンジン 1への要求トルク Tereq とを比較する。このときのエンジン 1の回転数制御については、上述した図 4に示される場合のステップ S 1 3において説明したとおりである。また、エンジン E C U 1 1は、エンジン 1の回転数制御と共に、要求トルク Tereqとエンジン回転数 Neに合わせて所定の空燃比となるように燃料供給量を制御している。しかし、気筒ごとの燃料供給量にばらつきが生じるなど燃焼条件が異なると、これは気筒ごとに発生するトルクの差を生ぜしめ、最終的にエンジントルクの変動となって表れる。

図 6は、四気筒式のエンジン 1において定常状態で第一気筒のみがリツチ燃焼を起こしている状態のエンジン 1の出力トルク Te の時間変化曲線を示したものである。リッチ燃焼を起こしている気筒で燃焼行程が起こっているときのェンジン 1の出力トルク Te は他の気筒で燃焼行程が起こっている時、つまり要求トルク Tereq に比べてより大きくなる。一方、リーン燃焼が起こっているような場合は、出力トルク Teは小さくなる。したがって、要求トルク Tereqと実際の出力トルク Teを比較することで燃焼状態を判定することが可能である。

ステップ S 2 4では、比較結果に基づいて、ある気筒がリッチ燃焼であると判定した場合には、当該気筒に導かれる燃料の量を削減するよう燃料インジェクタの燃料噴射量補正係数を小さくする。一方、ある気筒がリーン燃焼であると判定した場合には、当該気筒に導かれる燃料の量を増大するよう燃料ィンジェクタの燃料噴射量補正係数を大きくする。補正係数の変更は、トルクの差に比例させてもよいし、ステップ式に変更してもよい。

トルク変動を小さくするように気筒ごとの燃料供給量を制御することによって、気筒ごとの空燃比のばらつきも解消され、全ての気筒をストイキ領域で運転できるので排気エミッシヨンも改善される。

ここでは、 M G 3のトルク反力 Tg から実際のエンジン 1の出力トルク Te を推定し、この出力トルク Te と要求トルク Tereqとの比較に基づいて制御を行う場合について説明したが、特に、アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量に変化のない定常運転時はトルク反力 Tgは一定となるはずであるから、燃焼行程時のトルク反力 Tgが他の気筒の燃焼行程時の平均からずれている気筒を判定してその気筒について燃料噴射量補正係数を変更してもよい。このときの補正係数の変更量は偏差に応じたものとすればよい。さらに、アクセル開度、エンジン回転数、吸入空気量が変化する場合についても前後に燃焼行程がある気筒の燃焼行程時のトルク反力 Tgを参照することで推定可能である。

ここでは、主として燃料噴射量を調整する制御を説明してきたが、吸入空気量を調整したり、両者を組み合わせることで空燃比そのものを調整してもよい。あるいは、燃料噴射時期や点火時期を制御することで気筒ごとの燃焼状態を制御することも可能である。

この他に、制御する燃焼条件の例として、排気の一部を吸気側に戻す排気還流制御装置（E G R ) を備える場合は、排気還流量を制御してもよく、エンジン 1 が直噴ェンジン等の希薄燃焼内燃機関である場合は、スヮ一ルゃ夕ンブルなどの吸気流を制御してもよく、可変バルブタイミング機構を備える内燃機関の場合には、ノレブタイミングを変更してもよい。

上述したように、エンジン 1の出力トルクと M G 3のトルク反力 Tg との間の式（3 ) , ( 4 ) のような所定の関係を利用して、 M G 3のトルク反力 Tgからェンジン 1の出力トルク Te を求めることができる。失火、リッチ燃焼などにより燃焼状態が変化すると、エンジン 1の出力トルク Te が変化する。各気筒の出力トルク Te は燃焼行程においてピーク値をとる。したがって、各気筒の燃焼状態は、燃焼行程における出力トルク Te から判定することが可能である。この出力トルク Te は、 M G 3のトルク反力 Tgから求められるから、 M G 3のトルク反力 Tg と燃焼行程にある気筒から最終的に各気筒の燃焼状態を判定することが可能となる。

また、上述した制御によれば、各気筒の燃焼状態を判定した後で、燃焼状態が安定していないと判定された気筒における燃焼条件、例えば、空燃比、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期、吸入空気量を調整することで燃焼状態を安定させる方向に制御することが可能である。これにより、気筒ごとの燃焼状態のばらつきに起因するトルク変動が抑制される。

次に、内燃機関の出力状態として燃料性状を検出する場合について説明する。燃料性状判定処理のフローチャートを図 7に示す。以下に、図 7に沿って燃料性状の判定処理について説明する。

まず、エンジン 1が運転中であるか否かを判定する（ステップ 1 0 0 )。ここに言うエンジン運転中とは、エンジン停止中やクランキング中を除いたエンジン燃焼中のことを指す。エンジン 1が運転中であれば、次に、燃料カヅト中であるか否かを判定する（ステップ 1 0 1 )。燃料カツト中は、検査対象である燃料が燃焼されていないのであるから、当然、燃料性状を判定することはできない。燃料カツト中でなければ、エンジン回転制御実行条件が成立しているか否かを判定する（ステップ 1 0 2 )。回転制御実行条件は、具体的には、 M G 3の発電量または放電量を制御していない、エンジン 1に対して自立運転要求（例えば、エアコン作動開始要求、機関水温の上昇要求）がない、あるいはハイブリッド車の車速が所定車速以下でなレ、などである。回転制御実行条件が成立していれば、 W エンジン 1の回転数を所定領域内に維持すベく、ェンジン回転制御が実行される (ステップ 1 0 3 )。

次いで、燃料性状判定条件が成立しているか否かを判定する（ステップ 1 0 4 )_c 燃料性状判定条件とは、ここでは、冷間始動直後の暖機モード中であるかどうかである。燃料性状判定条件が成立していれば、 M G 3のトルク反力 Tgが検出される（ステップ 1 0 5 )。 M G 3のトルク反力 Tg は、 M G 3の発電量（モー夕として機能しているときは消費電力）をインバー夕 9を介してモ一夕 ECU 1 2 経由でメイン ECU 1 0内に取り込んだ発電量と、回転センサ 2 3によって検出された M G 3の回転数とから算出される。

次に、 M G 3のトルク反力 Tgから、上述した式（3 ) を用いてエンジン 1の出力トルク Te を算出する（ステップ 1 0 6 )。さらに、冷却水水温，吸入空気量，機関回転数，空燃比，点火時期のうちの少なくとも一つの値（あるいはこれらの値の組み合わせ）に基づいてエンジン 1の運転状態を判断し、この運転状態からもエンジン 1の出力トルク Te-calを算出する（ステップ 1 0 7 )。

なお、ここでは、出力トルク Te-calをエンジン 1の運転状態から算出したが、出力トルク Te-cal に相当する一定の値をトルク判定値として用いる制御を行うことも可能である。

次いで、エンジン 1の運転状態に基づいて算出した出力トルク Te-cal と M G 3のトルク反力 Tg に基づいて算出したエンジン 1の出力トルク Te との差を求め、その差が予め設定した設定基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップ 1 0 8 )o

出力トルク Te-calと出力トルク Teとの差が設定基準値より大きい場合は、燃料性状が重質であるために、エンジン 1の運転状態から推定された出力トルク Te-calよりも、 M G 3のトルク反力 Tgから算出された実際の出力トルク Teが落ち込んでいると判断できる。燃料が重質であると判断されると、燃料性状指示値 FQINDが 1にされてメイン ECU 1 0内のバックアップ RAM内に格納される（ステップ 1 0 9 )。

一方、エンジン 1の運転状態に基づいて算出した出力トルク Te-cal と M G 3 のトルク反力 Tgに基づいて算出したエンジン 1の出力トルク Te との差が設定基準値より小さい場合は、燃料が重質でないと考えられるため、燃料性状指示値 FQIND が 0にされてメイン ECU 1 0内のバックアップ： RAM 内に格納される

(ステップ 1 1 0 )。このように判定された燃料性状は、その後のエンジン 1の運転に反映される。

なお、上述した ECU 1 0〜 1 2は、燃料性状を判定する際に、他の各種センサゃ各種装置と共に、トルク検出手段や燃料性状判定手段（第一トルク検出手段及び第二トルク検出手段）としても機能している。トルク検出手段は、 M G 3のトルク反力 Tgを、その発電量（M G 3が電動機として機能するときはその消費電力量）と回転数とから検出する手段である。燃料性状判定手段は、検出された M G 3のトルク反力 Tgに基づいて、燃料性状（燃料が重質か否か）を判定する手段である。また、燃料性状判定手段は、第一トルク検出手段と第二トルク検出手段とを有している。第一トルク検出手段は、検出された M G 3のトルク反力 Tg に基づいてエンジン 1の出力トルク Te を算出する手段であり、第二トルク検出手段は、エンジン 1の運転状態からエンジン 1の出力トルク Te-cal を算出する手段である。

燃料性状によってエンジン 1の出力トルク Teが変化するので、 M G 3のトルク反カ Tgに基づいて燃料性状（燃料が重質か否か）を判定することができる。ここでは、冷間始動直後に燃料性状を検出している。冷間始動直後には、燃料性状によって、吸気管内壁への付着量や燃料の揮発量の差が顕著になるので、燃料性状の違いによってエンジン 1の出力トルクの変化幅が大きくなり、出力トルクの変化をより検出し易くなるからである。エンジン 1の出力トルクの変化を検出しゃすければ、燃料性状をより確実に検出することができる。また、エンジン 1 が十分に暖まった後は、エンジン 1の温度も十分に高いので、燃料の揮発量にも大きな差が生じなくなる。このため、冷間始動直後の方が燃料性状の検出を行い易い。

また、ここでは上述したように、エンジン 1の回転数を積極的に所定領域に維持させる制御を行っている。このときも、 M G 3のトルク反力 Tgを介してェンジン 1の出力トルクの変化を知ることができ、燃料性状を確実に検出することができる。

なお、エンジン 1の回転数を所定領域に維持するために、エンジン 1への吸入空気量を制御するスロットルの開度制御も併用され得る。しかし、エンジン 1の回転数を所定領域に維持するために M G 3のトルク反力 Tgが用いられていれば、燃料性状の違いが M G 3のトルク反力 Tg に反映されるので、燃料性状をより確実に判定することができる。エンジン 1の回転数のみから燃料性状を判定しょうとする場合は、回転数を所定領域に維持するような制御が行われると、回転数の変化がなくなる（あるいは非常に小さなものとなる）ので、燃料性状の判定は非常に困難なものとなってしまう。

上述したように、ここではまず、冷間始動直後の定常状態時に燃料性状を判定している。 M G。ハイブリッド車を最初にィグニッシヨンオンとしたときに、ェンジン 1や排気浄化触媒などの暖機を行うために一定時間エンジン 1を運転する暖機モードを行うようにし、この暖機モード中に定常状態が形成されるようにすれば、このときに燃料性状の判定を行うことができる。排気浄化触媒の暖機を行うのは、一般に排気浄化触媒は、活性温度以上とならないと浄化機能が働かないため、暖機を行うことによってこの活性温度にまで昇温させるためである。

あるいは、冷間始動直後にバッテリ 8への充電要求があるような場合は、ェンジン 1を駆動させて発電機 3によって発電を行うので、このような場合に定常状態を形成されるようにして燃料性状を判定することができる。あるいは、冷間始動直後に、燃料性状を判定するために定常状態を積極的に形成させる燃料性状判定モ一ドを行うようにしても良い。また、燃料性状は燃料が給油されない限りは変わらないので、ィグニッシヨンオンの度に一回行われるようにすれば充分である。ィグニッシヨンオンの何回かに一回のような割合で行っても良い。あるいは、燃料残量を検出するセンサの出力を取り込み、燃料残量が増加した（即ち給油が行われた）ときに燃料性状判定を行うようにしても良い。何れも、冷間始動直後に行うのが好ましいのは、上述したとおりである。

なお、ここでは上述したように、エンジン 1の出力トルクを、 M G 3のトルク反力 Tgから算出するだけでなく、エンジン 1の運転状態からも算出している。このように、エンジン 1の出力トルクを、 M G 3のトルク反力 Tg とエンジン 1 の運転状態とから別々に算出し、これらを比較することによって、より精度の高い燃料性状判定を行うことができる。

即ち、エンジン 1の運転状態に基づいて算出される出力トルク Te-cal は、本来その運転状態で出力されていると考えられる出力トルクの推定値である。これに対して、 M G 3のトルク反力 Tg に基づいて算出される出力トルク Te は、実際にエンジン 1が出力している出力トルクであると言うことができる。この両者を比較したときにズレがあるということは、燃料性状によってズレが生じていると考えられる。このようにすれば、単に M G 3のトルク反力 Tgに基づいてのみ燃料性状を判定するよりもさらに精度の高い判定を行うことができる。

次に、上述した燃料性状の判定を、どのように機関の運転に反映させるかについて説明する。

ハイブリッド車の場合、エンジン 1と M G 2の出力を組み合わせて（何れか一方のみが用いられる場合もある）車輛を駆動する。このため、メイン ECU 1 0 によって、車輛を駆動するために必要な駆動力が総合的に算出された後に、この必要駆動力がエンジン 1への要求分と M G 2への要求分とに配分される。その後、メイン ECU 1 0から、エンジン ECU 1 1とモ一夕 ECU 1 2とバッテリ ECU 1 3とにそれそれ駆動指示が出力される。以下には、この駆動指示に基づくェンジン 1の運転について説明する。

判定された燃料性状は、エンジン 1の燃料噴射量に反映される。通常、燃料噴射量 TAUは、基本噴射量を各種補正係数によって補正することによって得られる。以下には、内燃機関が始動される際の始動時燃料噴射量 TAUの算出と、内燃機関が一旦始動された後の始動後燃料噴射量 TAUの算出について順に説明す o

まず、始動時燃料噴射量 TAUの算出について説明する。

なお、燃料性状は、エンジン 1が運転されている状態で検出されるので、始動時燃料噴射量 TAUの算出時には、前回の燃料性状の検出結果が用いられる。始動時燃料噴射量 TAUは、下記式（5 ) によって算出される。

TAU=TAUST X KNEST x KBST X KPA … （5 )

ここで、始動時基本燃料噴射量 TAUSTは、内燃機関の冷却水温 THWと燃料性状とに応じて決定されるもので、この始動時基本燃料噴射量 TAUSTを以下に説明する各種補正係数で補正して、最終的に始動時燃料噴射量 TAUを得る。始動時基本燃料噴射量 TAUSTは、マップとしてエンジン ECU 1 1内の ROMに格納されている。

回転数補正係数 KNEST は、エンジン 1の回転数 NE に応じて決定されるもので、始動時燃料噴射量 TAUを回転数 NEに応じて変化させるための補正係数である。バッテリ電圧補正係数 KBSTは、バッテリ電圧 VB に応じて決定されるものである。バッテリ電圧 VBが低下すると、燃料ポンプの性能が低下するので、この能力低下による燃料の不足分を、バッテリ電圧補正係数 KBST によつて補正する。大気圧補正係数 KPAは、大気圧 PAに応じて決定されるものである。大気圧 PAによって空気密度（吸入空気量）が変化するので、この空気密度の変化による必要燃料の変化を、大気圧補正係数 KPAによって補正する。

始動時燃料噴射量 TAUの算出についてのフローチヤ一トを図 8に示す。

まず、冷却水温 THW, 回転数 NE，バッテリ電圧 VB, 大気圧 PAを各種センザから読み込む（ステップ 2 0 0 )。また、燃料性状を示す燃料性状指示値 FQIND をエンジン ECU 1 1のバックアップ RAMから読み込む（ステップ 2 0 1 )。読み込んだ冷却水温 THWと燃料性状指示値 FQIND とから、エンジン ECU 1 1 内のマツプを検索して始動時基本燃料噴射量 TAUSTを読み込む（ステップ 2 0 2 )。次いで、回転数 NEから回転数補正係数 KNESTを計算し（ステップ 2 0 3 )、バヅテリ電圧 VBからバッテリ電圧補正係数 KBSTを計算し（ステップ 2 0 4 )、大気圧 PAから大気圧補正係数 KPAを計算する（ステップ 2 0 5 )。マップから読み込んだ始動時基本燃料噴射量 TAUSTと、計算した回転数補正係数 KNEST,バッテリ電圧補正係数 KBST,大気圧補正係数 KPAとを用いて、上記式（5 ) から、始動時燃料噴射量 TAU を算出する（ステップ 2 0 6 )。算出された始動時燃料噴射量 TAU に基づいて、エンジン ECU 1 1から燃料噴射を行うインジェク夕に対して制御信号が出力される（ステップ 2 0 7 )。このように、始動時燃料噴射量 TAU には、判定された燃料性状（燃料性状指示値 FQIND) が、始動時基本燃料噴射量 TAUSTを介して反映されている。

次に、始動後燃料噴射量 TAUの算出について説明する。

上述した始動時燃料噴射量 TAU によってエンジン 1が始動された直後に新たに燃料性状の検出が行われるはずである。始動後燃料噴射量 TAUは、エンジン 1の始動直後に新たに検出された燃料性状に基づいて算出される。

エンジン 1が始動して、回転数 NE が所定値を超えると、始動後燃料噴射量 TAUが、下記式によって算出される。

TAU=TP X (1+FWLOTP) X FAF+FMW … ( 6 )

ここで、基本燃料噴射量 TPは、内燃機関の吸入空気量 Q と回転数 NE とに応じて決定されるもので、この基本燃料噴射量 TPを以下に説明する各種補正係数で補正して、最終的に始動後燃料噴射量 TAUを得る。基本燃料噴射量 TPは、マップとしてエンジン ECU 1 1内の ROMに格納されている。

暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTPは、暖機ゃ高負荷時における燃料噴射量を補正するためのものである。空燃比フィードバック補正係数 FAF は、排気管 3 1 上に設けられた空燃比センサ 2 6の出力に基づいてエンジン 1の空燃比を所定の目標空燃比とするためのものである。壁面付着燃料補正係数 FMW は、吸気管圧力 PM と燃料性状とに応じて決定されるもので、吸気管や気筒内の壁面への燃料の付着量と吸気管や気筒内の壁面からの燃料の剥離量とのバランスを考慮して燃料噴射量を補正するものである。エンジン 1の運転が過渡状態にある場合は、吸気管や気筒内の壁面への燃料の付着量と吸気管や気筒内の壁面からの燃料の剥離量とのバランスが崩れるので、壁面付着燃料補正係数 FMW によって燃料噴射量を補正する。

暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTPは、暖機時には燃料の霧化が悪くなるため燃料噴射量を増量して安定した燃焼を行わせ、また、高負荷時には排気温度が高くなるので噴射量を増量して燃料の霧化によって排気温度を下げるためのものであり、下記式（7 ) によって算出される。

FWLOTP=(FLWB+FLWD) X KWL+FASE … ( 7 )

暖機増量補正係数 FWLBは、冷却水温 THW と燃料性状とに応じて決定されるもので、マップとしてエンジン ECU 1 1内の ROM に格納されている。暖機増量減衰係数 FLWD は、暧機 ·高負荷補正係数 FWLOTP による増量分を徐々に減衰させるためのもので、燃料性状の影響を受けない係数である。

暖機増量回転数補正係数 KWLは、回転数 NEに応じて決定され、暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTPによる増量分をエンジン 1の回転数に応じて補正するためのものである。暖機増量回転数補正係数 KWLも、燃料性状の影響を受けない係数である。始動後増量補正係数 FASE は、冷却水温 THW と燃料性状とに応じて決定されるもので、エンジン 1の始動直後に乾いている吸気管や気筒内の壁面に燃料が付着することによって不足する分を増量させるための補正係数で、マツプとしてエンジン ECU 1 1内の ROM に格納されている。始動後増量補正係数 FASEは、徐々に減衰される。始動後燃料噴射量 TAUの算出についてのフローチャートを図 9に示す。

まず、吸入空気量 Q と回転数 NE とを各種センサから読み込み（ステップ 3 0 0 )、読み込んだ吸入空気量 Q と回転数 NE とから、エンジン ECU 1 1内のマップを検索して基本燃料噴射量 TP を読み込む（ステップ 3 0 1 )。なお、吸気管圧力 PMと回転数 NEとから基本燃料噴射量 TPを決定する場合もある。次いで、暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTP、空燃比フィ一ドバック補正係数 FAF 及び壁面付着燃料補正係数 FMW を順次計算する（ステップ 3 0 2〜 3 0 4 )。暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTP、空燃比フィ―ドバック補正係数 FAF及び壁面付着燃料補正係数 FMWの計算については後述する。

マップから読み込んだ基本燃料噴射量 TP と、計算した暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTP、空燃比フィ一ドバック補正係数 FAF及び壁面付着燃料補正係数 FMW を用いて、上記式（6 ) から、始動後燃料噴射量 TAU を算出する（ステップ 3 0 5 )。算出された始動後燃料噴射量 TAUに基づいて、エンジン ECU 1 1から燃料噴射を行うインジェク夕に対して制御信号が出力される（ステップ 3 0 6 )。上述したステップ 3 0 2における暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTPの算出についてのフローチャートを図 1 0に示す。

まず、冷却水温 THWと回転数 NEとを各種センサから読み込む（ステップ 4 0 0 )。また、燃料性状を示す燃料性状指示値 FQINDをエンジン ECU 1 1のバヅクアップ RAM から読み込む（ステップ 4 0 1 )。読み込んだ冷却水温 THW と燃料性状指示値 FQIND とから、エンジン ECU 1 1内のマップを検索して暖機増量補正係数 FWLB を読み込む（ステップ 4 0 2 )。次いで、回転数 NE から暖機増量回転数補正係数 KWL を計算し（ステップ 4 0 3 )、始動後増量補正係数 FASEを計算する（ステップ 4 0 4 )。始動後増量補正係数 FASEの算出については後述する。

マップから読み込んだ暖機増量補正係数 FWLB と、予め決定された暖機増量減衰係数 FLWD と、計算した暖機増量回転数補正係数 KWL及び始動後増量補正係数 FASE とを用いて、上記式（ 7 ) から暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTP を算出する（ステップ 4 0 5 )。

上述したステップ 4 0 4における始動後増量補正係数 FASE の算出についてのフローチャートを図 1 1に示す。

まず、冷却水温 THW をセンサから読み込み（ステップ 5 0 0 )、燃料性状を示す燃料性状指示値 FQIND をエンジン ECU 1 1のバックアップ RAMから読み込む（ステップ 5 0 1 )。読み込んだ冷却水温 THWと燃料性状指示値 FQIND とから、エンジン ECU 1 1内のマップを検索して始動後増量補正係数 FASE を読み込む（ステップ 5 0 2 )。マップから読み込んだ始動後増量補正係数 FASE は、予め決定された始動後増量減衰係数 KASE を用いて徐々に減衰される（ステツプ 5 0 3， 5 0 4 )。ステップ 5 0 4において、減衰された始動後増量補正係数 FASEが負となるような場合は、始動後増量補正係数 FASEを 0にする（ステヅプ 5 0 5 )。

次に、上述したステップ 3 0 3における空燃比フィードバック補正係数 FAF の算出についてのフローチャートを図 1 2に示す。

図 1 2に示されるルーチンは、所定時間（例えば数ミリ秒）毎に繰り返し行われている。エンジン 1の排気管 3 1上には、エンジン 1の空燃比を排気ガス中の酸素濃度等から検出するための空燃比センサ 2 6が配設されている。この空燃比センサ 2 6の出力に基づいて、空燃比フィ一ドバック補正係数 FAFが生成され、生成された空燃比フィードバック補正係数 FAF に基づいて、始動後燃料噴射量 TAU が補正される。空燃比センサとして一般的なのは酸素センサであり、酸素センサは、排気ガス中の酸素濃度からエンジン 1の空燃比が理論空燃比よりもリヅチであるかリーンであるかを検出することができる。

空燃比が理論空燃比よりリーン（リーン空燃比）であるときは、空燃比フィ一ドバック補正係数 FAF を増加（即ち、徐々にリッチに）させ、空燃比が理論空燃比よりリッチ（リッチ空燃比）であるときは、空燃比フィードバック補正係数 FAF を減少（即ち、徐々にリーンに）させる。このように、始動後燃料噴射量 TAUが空燃比センサ 2 6の検出結果による空燃比フィードバック補正係数 FAF に基づいてフィードバック制御されるので、吸入空気量 Q を検出するェアフローメ一夕などに多少の誤差が生じていても、空燃比を目標空燃比（通常は理論空燃比）近傍に維持させることができる。

まず、空燃比フィードバック補正係数 FAFによるフィードバック (F/B)制御実行条件下であるか否かを判定する（ステップ 6 0 0 )。 F/B制御実行条件とは、空燃比センサ 2 6が活性化（空燃比センサである酸素センサなどは、その機能を発揮するのに所定の活性温度に達していなくてはならない）していること、暖機運転が終了していること、などである。 F/B制御実行条件が成立していない場合、即ち、ステップ 6 0 0が否定されたときは、空燃比フィードバック補正係数 FAF を 1.0として（ステップ 6 2 8 )、このルーチンを終了する。

F/B制御実行条件が成立している場合、即ち、ステップ 6 0 0が肯定されたときは、空燃比フィードバック補正係数 FAFによる F/B制御を行うべく、空燃比センサ 2 6の出力が読み込まれ（ステップ 6 0 1 )、まず、センサ出力信号がリ —ン空燃比であるかリッチ空燃比であるかが判定される（ステップ 6 0 2 )。次いで、ステップ 6 0 3 〜 6 0 8及びステップ 6 0 9 〜 6 1 4で、空燃比フィードバック補正係数 FAFを切り替えるための空燃比フラグ F1を生成している。

空燃比フラグ F1 は、空燃比センサ 2 6の出力値からのリツチ信号が所定のディレイ時間 TDR経過したときにリーン (F1=0)からリツチ (Fl=l)に切り替えられ、空燃比センサ 2 6の出力値からのリーン信号が所定のディレイ時間 TDR経過したときに、リッチ (Fl=l)からリーン (F1=0)に切り替えられる（ステップ 6 0 3 〜 6 1 4 )。これらのディレイ時間 TDR/TDL をカウントするために、ディレイカウン夕 CDLYを用いている。

そして、この空燃比フラグ F1がリーン (F1=0)であるかリッチ (Fl=l)であるか、空燃比フラグ F1が反転 (F1=0 1又は F1=1→0)した直後であるか否かに基づいて、ステップ 6 1 5〜 6 2 7で空燃比フィードバック補正係数 FAF が生成されている。

このとき、空燃比フラグ F1 が反転したと判定（ステップ 6 1 5 ) された直後は、そのときの空燃比フィ一ドバック補正係数 FAFR，FAFLを一旦 FAF とした後（ステップ 6 1 7 , 6 1 8 )、空燃比フィードバック補正係数 FAFをスキップ的に変化させる（ステップ 6 1 9 , 6 2 0 )。スキップ量 RSL は、空燃比フラグ F1がリーンからリツチ (F1=0 1)に反転した場合のもので、スキップ量 RSR は、空燃比フラグ F1 がリツチからリーン (F1=1→0)に反転した場合のものである。このように、空燃比フラグ F1 が反転した直後に空燃比フィードバック補正係数 FAF をスキップ的に変化させるのは、空燃比制御の応答性を向上させるためである。

また、空燃比フラグ F1 がリーン (F=0)又はリッチ (F=l)何れかの値を維持している場合は、上述したように、空燃比フィードバック補正係数 FAF を変化量 KIR,KIL ずつ徐々に増減させる（ステップ 6 2 1〜6 2 3 )。変化量 KIR は、空燃比フラグ F1 がリーン (F1=0)ときの増加単位量で、変化量 KIL は、空燃比フラグ F1 がリッチ (Fl=l)のときの減少単位量である。なお、空燃比フィードバック補正係数 FAF は、ステップ 6 2 4， 6 2 5において、その下限がガードされ、ステップ 6 2 6 , 6 2 7において、その上限がガードされている。

上述した空燃比フィードバック制御における、空燃比センサ 2 6の出力値 (A/D 変換後) A/F, ディレイカウン夕 CDLY, 空燃比フラグ Fl，空燃比フィードバック補正係数 FAFの変化を、図 1 3に例示する。

なお、空燃比センサ 2 6の出力値に基づいて空燃比フィ一ドバック補正係数 FAFを直接生成せず、空燃比フラグ F1を介して生成させるのは、空燃比センサ 2 6の応答性を考慮して所定時間 TDR，-TDL を形成させたり、空燃比センサ 2 6の出力が短時間でリーン-リッチ間で切り替わる場合（図 1 3右方部分参照）に空燃比が荒れるのを防止するためである。さらに、ステップ 3 0 4における壁面付着燃料補正係数 FMW の算出についてのフローチヤ一トを図 1 4に示す。

まず、吸気弁を閉じたときの吸気管圧力 PM と回転数 NE とを各センサから読み込み（ステップ 7 0 0 )、この吸気管圧力 PM でエンジン 1が定常状態で運転された場合の燃料付着量 QMWをエンジン ECU 1 1内のマップから読み込む (ステップ 7 0 1 )。また、燃料性状を示す燃料性状指示値 FQIND をエンジン ECU 1 1のバックアップ RAM から読み込み（ステップ 7 0 2 )、読み込んだ燃料性状指示値 FQIND から、エンジン ECU 1 1内のマップを検索して燃料性状補正係数 FQLTYを読み込む（ステップ 7 0 3 )。

次いで、算出された燃料付着量 QMW に基づいて、燃料付着変化量 DLQMW を下記式（8 ) より求める（ステップ 7 0 4 )。

DLQMW=(QMW-QMW - 7 2 0 ) xKNE … ( 8 )

ここで、 QMW— 7 2 0とは、 720° CA以前の燃料付着量である。また、回転数補正係数 KNEは、回転数 NEに応じて決定される補正係数である。

計算された燃料付着変化量 DLQMW は、壁面に付着した燃料の変化量であるが、この変化量は何回かの噴射における変化量であるため、これを何回かの噴射に分けて補正する。燃料付着変化量 DLQMW を一噴射あたりに換算した換算量 fDLQMWとして算出する（ステップ 7 0 5 )。ここでは、燃料付着変化量 DLQMW から換算量 fDLQMWを算出する方法についての詳しい説明は省略する。換算量 fDLQMWと燃料性状補正係数 FQLTYとから、壁面付着燃料補正係数 FMWを算出する（ステップ 7 0 6 )。このように、始動後燃料噴射量 TAU には、判定された燃料性状（燃料性状指示値 FQIND) が、暖機 ·高負荷補正係数 FWLOTP 及び壁面付着燃料補正係数 FMWを介して反映されている。

上述した燃料性状判定は、定常状態で行われるものであった。以下に、過渡状態にあるときの燃料性状判定について説明する。

即ち、以下の例では、エンジン 1が停止中やクランキング中、燃料カット中などの非燃焼時を除いて、エンジン 1が燃焼中であれば、定常状態でなくても燃料性状の検出が可能である。

過渡状態下での燃料性状判定処理のフローチャートを図 15に示す。以下に、図 15に沿って過渡状態下での燃料性状の判定処理について説明する。

まず、エンジン 1が運転中であるか否かを判定し（ステップ 800)、ェンジン 1が運転中であれば、燃料カツト中であるか否かを判定する（ステップ 801)。燃料カツト中でなければ、エンジン 1の回転角速度 weと MG 3の回転角速度 ω gとを読み込む（ステップ 802)。

次いで、 MG 3のトルク反力 Tg が検出され（ステップ 803)、 MG3のトルク反力 Tg と、エンジン 1の回転角速度 we及び MG 3の回転角速度 ojgとから、上述した式（4) を用いてエンジン 1の出力トルク Te を算出する（ステヅプ 804)。次に、暖機運転中か否かを判定する（ステップ 805 )。上述したように、冷間始動直後の暖機運転中が、燃料性状をより確実に判定できるため、ここでは、暖機運転中か否かを判定し、暖機暖機運転中であれば燃料性状の検出を行う。

暖機運転中であれば燃料性状を検出すべく、冷却水温，吸入空気量，機関回転数，空燃比，点火時期のうちの少なくとも一つの値に基づいてエンジン 1の運転状態を判断し、この運転状態からもエンジン 1の出力トルク Te-cal を算出する (ステップ 806 )。運転状態に基づいて算出した出力トルク Te-cal と MG3のトルク反力 Tg に基づいて算出したエンジン 1の出力トルク Te との差を求め、その差が予め設定した設定基準値よりも大きいか否かを判定する（ステップ 80 7)。

エンジン 1の運転状態に基づいて算出した出力トルク Te-cal と MG3のトルク反カ Tgに基づいて算出したエンジン 1の出力トルク Te との差が設定基準値より大きい場合は、燃料が重質であると判断して、燃料性状指示値 FQINDを 1 にしてメイン ECU10内のバックアップ: RAM内に格納する（ステップ 808)。一方、エンジン 1の運転状態に基づいて算出した出力トルク Te-cal と M G 3のトルク反力 Tg に基づいて算出したエンジン 1の出力トルク Te との差が設定基準値より小さい場合は、燃料が重質でないと考えられるため、燃料性状指示値 FQIND を 0にしてメイン ECU 1 0内のバックアップ RAM 内に格納する（ステツプ 8 0 9 )。

このように判定された燃料性状は、その後のエンジン 1の運転に反映される。上述した燃料性状の判定を、どのように機関の運転に反映させるかについては、既に説明したため、ここでの説明を省略する。

なお、上述した車輛は、いわゆるシリーズ方式とパラレル方式とを融合させたハイブリッド車であったが、シリーズ方式のハイブリッド車ゃパラレル方式のハイブリツド車などにも適用可能である。また、ハイブリッド車でなくても内燃機関の出力を受けて発電する発電機を備えていれば、本発明を適用することが可能である。さらに、上述した燃料噴射量 TAUの算出においては、説明しない他の補正係数による補正が行われても良い。

エンジン 1の出力トルク Te と M G 3のトルク反力 Tgとの間の式（3 )，（4 ) のような所定の関係を利用して、 M G 3のトルク反力 Tgからエンジン 1の出力トルク Te を求めることができ、 M G 3のトルク反力 Tg を介して、燃料性状を確実に検出することができる。

また、回転制御によってエンジン 1の回転数を所定領域に維持させて、ェンジン 1をエネルギー効率の良い所定領域に維持して運転しているときであっても、 M G 3のトルク反力 Tgから燃料性状を確実に検出することができる。このように、回転制御が行われて燃料性状の違いによって回転数にほとんど変化が現れないような場合でも、燃料性状を確実に検出することができる。

また、燃料判定手段が上述した第一トルク算出手段と第二トルク算出手段を有しており、各トルク検出手段によって検出されたエンジン 1の出力トルクを比較して燃料性状を判定するので、より精度の高い検出を行うことができる。産業上の利用可能性

本発明の内燃機関の出力状態検出装置によれば、電動機のトルク反力から内燃機関の出力状態を検出することができ、内燃機関と電動機とを備えた車輛等において、内燃機関の出力状態を検出するのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 内燃機関と、

前記内燃機関により駆動されて電力を生成する発電機と、

前記発電機のトルク反力を検出するトルク検出手段と、

前記内燃機関の出力状態を検出する出力状態検出手段とを備えており、前記出力状態検出手段が、前記トルク検出手段によって検出された前記電動機のトルク反力を基にして前記内燃機関の出力状態を検出することを特徴とする内燃機関の出力状態検出装置。

2 . 前記内燃機関と前記電動機とが動力分割手段によって接続されており、

前記内燃機関の回転数と前記発電機の回転数と前記内燃機関の出力トルクと前記発電機のトルク反力とが所定の関係を満たしていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

3 . 前記出力状態検出手段が、前記内燃機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

4 . 前記内燃機関の機関回転数を検出する回転検出手段をさらに備えており、前記燃焼状態判定手段は、前記内燃機関の燃焼状態の判定に際して前記機関回転数を参照することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

5 . 前記発電機を制御して前記内燃機関の回転数を所定領域に維持する回転制御手段と、

前記内燃機関の出力トルクの目標値を算出する要求トルク算出手段とをさらに備えており、

前記燃焼状態判定手段は、前記要求トルク算出手段によって算出された前記内燃機関の出力トルクの目標値と、前記トルク検出手段によって検出されたトルク反力から算出される前記内燃機関の出力トルクとを比較することにより前記内燃機関の燃焼状態を判定することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

6 . 前記発電機を制御して前記内燃機関の回転数を所定領域に維持する回転制御手段と、

前記内燃機関の機関回転数を検出する回転検出手段とをさらに備えており、前記回転制御手段が前記内燃機関の回転数制御を行なっていない前記内燃機関の自立運転状態の場合に、前記燃焼状態検出手段は、前記回転検出手段によって検出された機関回転数を基にして前記内燃機関の燃焼状態を判定することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

7 . 前記内燃機関の運転状態に影響を与える各種情報を検出する運転状態検出手段をさらに備えており、

前記燃焼状態判定手段は、前記運転状態検出手段によって検出された各種情報に応じて燃焼状態判定の際に用いる閾値を変更することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

8 . 前記運転状態検出手段によって検出された各種情報が、大気圧、前記内燃機関の冷却水温、吸入空気量、機関回転数、空燃比、点火時期、燃料性状、前記発電機の発電電力、前記電動機の出力のうちいずれか若しくはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の内燃機関の出力状

9 . 前記発電機の回転数を制御することにより前記内燃機関の機関回転数を所定領域内に維持する回転制御手段をさらに備えており、

前記燃焼状態判定手段は、前記回転制御手段の制御量が所定量以上の場合には燃焼状態の判定を一時停止することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

1 0 . 前記回転制御手段は、前記発電機の回転数を P I D制御により制御しており、

前記燃焼状態判定手段は、前記 P I D制御の P成分の変化量が所定値以上の場合に前記回転制御手段の制御量が所定量以上であると判定することを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

1 1 . 前記発電機を制御して前記内燃機関の回転数を所定領域に維持する回転制御手段と、

前記内燃機関の機関回転数を検出する回転数検出手段とをさらに備えており、前記燃焼状態判定手段は、前記回転制御手段による制御を一時停止させ、この状態で前記回転検出手段によって検出された機関回転数を基にして、前記内燃機関の燃焼状態を判定することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

1 2 . 前記内燃機関が多気筒内燃機関であり、

前記内燃機関のうち燃焼行程実行中の気筒を判別する気筒判別手段をさらに備えており、

前記燃焼状態判定手段が、前記トルク検出手段によって検出されたトルク反力及び前記気筒判別手段によって判別された燃焼行程実行中の気筒から各気筒の燃焼状態を判定することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の内燃機関の出力状

1 3 . 前記燃焼状態判定手段によって燃焼状態が安定していないと判定された気筒における燃焼条件を変更して燃焼状態を安定する方向に制御する燃焼状態変更手段をさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

1 4 . 前記出力状態検出手段が、前記内燃機関の燃料性状を判定する燃料性状判定手段であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

1 5 . 前記発電機を制御して前記内燃機関の機関回転数を所定領域に維持する回転制御手段をさらに備えており、

前記燃料性状判定手段は、前記回転制御手段によって機関回転数を所定領域に維持させている際の前記トルク検出手段の検出結果に基づいて、燃料性状の判定を行うことを特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載の内燃機関の出力状態検出装

1 6 . 前記燃料性状判定手段が、前記トルク検出手段によって検出されたトルク反力に基づいて前記内燃機関の出力トルクを算出する第一トルク算出手段と、前記内燃機関の運転状態から前記内燃機関の出力トルクを算出する第二トルク算出手段とを有し、前記第一トルク算出手段及び前記第二トルク算出手段の算出値を比較して燃料性状を判定することを特徴とする請求の範囲第 1 4項又は第 1 5項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

1 7 . 前記第二トルク算出手段が、冷却水温，吸入空気量，機関回転数，空燃比，火時期のうちの少なくとも一つの値に基づいて前記内燃機関の運転状態を判断して前記内燃機関の出力トルクを算出することを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の内燃機関の出力状態検出装置。

1 8 . 前記燃料性状判定手段が、冷間始動直後の前記トルク検出手段の検出結果に基づいて燃料性状の判定を行う請求の範囲第 1 4項〜第 1 7項の何れかに記載の内燃機関の出力状態検出装置。