JP2000110650A - ハイブリッド車の故障診断装置 - Google Patents

ハイブリッド車の故障診断装置

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JP2000110650A JP10277500A JP27750098A JP2000110650A JP 2000110650 A JP2000110650 A JP 2000110650A JP 10277500 A JP10277500 A JP 10277500A JP 27750098 A JP27750098 A JP 27750098A JP 2000110650 A JP2000110650 A JP 2000110650A
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賢治 森本
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Michihiro Imada
道宏 今田
Futoshi Nishioka
太 西岡
Akihiro Kobayashi
明宏 小林
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Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃費性能を高めつつ、蒸発燃料回収系統及び
排気ガス浄化触媒の故障診断を的確かつ容易に判定する
ことができるハイブリッド車の故障診断装置を提供す
る。 【解決手段】 ハイブリッド車においては、燃料タンク
31と、該燃料タンク31とサージタンク25とを連通
するパージ通路37とを備えた蒸発燃料回収系統が設け
られ、サージタンク25内の負圧を蒸発燃料回収系統に
導入し、該負圧導入による圧力変化に基づいて蒸発燃料
回収系統の故障診断が行われる。また、上流側及び下流
側のO2センサ28、29のリッチ・リーンの反転回数
A、Bの比である反転比A/Bに基づいて、三元触媒の
劣化判定が行われる。ここで、エンジン1は基本的には
高効率運転が行われて燃費性能が高められるとともに、
蒸発燃料回収系統及び排気ガス浄化触媒の故障診断が的
確かつ容易に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド車の
故障診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、エンジン(例えば、ガソリンエ
ンジン)を搭載した自動車においては、燃料タンク内の
燃料の一部が蒸発して燃料ベーパ(蒸発燃料)となる
が、この燃料ベーパをそのまま大気中に排出すると、大
気汚染を招くとともに、燃料資源の逸失となる。そこ
で、通常、自動車には、燃料タンク内で発生した燃料ベ
ーパを吸気通路に回収(導入)し、燃料として活用する
ために、蒸発燃料回収系統が設けられる。
【0003】かかる蒸発燃料回収系統においては、普
通、燃料タンク内の上部空間部と吸気通路とを連通する
パージ通路(蒸発燃料回収通路)が設けられ、該パージ
通路に、燃料ベーパを吸着するキャニスタが介設されて
いる。また、キャニスタには、先端が大気に開放された
大気開放通路が設けられている。そして、キャニスタよ
りも吸気通路側のパージ通路には、該パージ通路を開閉
するパージ弁が介設されている。かくして、燃料タンク
内で発生した燃料ベーパは、まずキャニスタに吸着さ
れ、キャニスタに吸着された燃料ベーパは、パージ弁が
開かれたときに、大気開放通路からキャニスタに導入さ
れた空気によってパージ通路を介して吸気通路にパージ
される。
【0004】しかしながら、かかる蒸発燃料回収系統に
おいては、パージ弁の作動不良あるいは、パージ通路の
破損などといった異常ないしは故障が生じることがあ
る。そこで、一般に蒸発燃料回収系統には、かかる異常
ないしは故障の有無を診断する故障診断装置が設けられ
る。そして、かかる故障診断装置としては、吸気通路内
の吸気負圧を蒸発燃料回収系統に導入し、その圧力変化
に基づいて蒸発燃料回収系統の異常ないしは故障の有無
を判定するようにしたものが広く用いられている(例え
ば、特開平5−256214号公報参照)。
【0005】また、一般にエンジンにおいては、HC
(炭化水素)、CO(一酸化炭素)、NOx(窒素酸化
物)等の大気汚染物質が三元触媒等の排気ガス浄化触媒
によって浄化されるようになっているが、かかる排気ガ
ス浄化触媒は、高温化、触媒毒による被毒等により劣化
して触媒活性が低下することがある。そこで、近年、排
気ガス浄化触媒の劣化の有無を判定(診断)する故障診
断装置、例えば触媒コンバータの上流側と下流側にそれ
ぞれO2センサ(酸素センサ)を設け、両O2センサの検
出値から求められる反転比に基づいて排気ガス浄化触媒
の劣化の有無を判定するようにした故障診断装置が用い
られている。なお、ここで「反転比」とは、一定時間内
における、上流側O2センサのリッチ・リーンの反転回
数Aと、下流側O2センサのリッチ・リーンの反転回数
Bとの比A/Bで定義される数値である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、地球
温暖化の防止等の観点から、自動車のCO2排出量の削
減が求められている。そこで、動力源として、エンジン
(例えば、ガソリンエンジン)と電気モータとを用いて
燃費性能を高めるようにしたハイブリッド車が注目を集
めている。かかるハイブリッド車においては、エンジン
は、比較的高効率状態で稼働するので、燃費性能が大幅
に高められ、ひいてはCO2排出量が大幅に削減され
る。
【0007】そして、かかるハイブリッド車において
も、通常、燃料ベーパの大気中への放出を防止するため
に、普通のガソリンエンジン車と同様に蒸発燃料回収系
統とその故障診断装置とが設けられる。しかしながら、
ハイブリッド車においては、エンジンが停止されて電気
モータのみで走行することが多いので、蒸発燃料回収系
統に吸気負圧を導入して故障診断を行う場合、該故障診
断を実行すべき時期ないしはタイミングを設定するのが
困難であるといった問題がある。また、ハイブリッド車
においては、前記のとおりエンジンを比較的高効率で稼
働させる関係上、吸気負圧が発生しにくいので、蒸発燃
料回収系統の故障診断がますますむずかしくなるといっ
た問題がある。
【0008】また、ハイブリッド車においても排気ガス
浄化触媒が設けられるが、この場合エンジンは、大半、
低回転・高負荷領域で運転されるので、反転比による排
気ガス浄化触媒の劣化の判定に適した運転状態、すなわ
ち排気ガス量が中程度の状態となることが非常に少な
く、なかなか故障診断を行うことができないといった問
題がある。
【0009】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたものであって、蒸発燃料回収系統の故障ない
しは異常、さらには排気ガス浄化触媒の劣化を的確かつ
容易に診断することができるハイブリッド車の故障診断
装置を提供することを解決すべき課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明の第1の態様にかかるハイブリッド
車の故障診断装置は、(a)それぞれ駆動輪を駆動する
ことができるエンジン(例えば、ガソリンエンジン)と
電動式の駆動モータとが設けられ、車両運転状態(バッ
テリ充電状態を含む)に応じて駆動輪の駆動形態(駆動
源)を変更しつつ走行するようになっているハイブリッ
ド車の故障診断装置であって、(b)燃料タンクと、該
燃料タンクとエンジンの吸気通路とを連通する蒸発燃料
回収通路(パージ通路)とを備えた蒸発燃料回収系統
と、(c)吸気通路内の負圧を蒸発燃料回収系統に導入
し、該負圧導入による蒸発燃料回収系統内の圧力変化に
基づいて、蒸発燃料回収系統の異常判定(故障診断)を
行う異常判定手段と、(d)車両運転開始後においてエ
ンジンが最初のエンジン運転中に異常判定手段が蒸発燃
料回収系統の異常判定を実行できるよう(蒸発燃料回収
系統に負圧を導入できるよう)、エンジンを異常判定に
適した所定の異常判定運転状態で運転させる異常判定制
御手段とが設けられていることを特徴とするものであ
る。
【0011】このハイブリッド車の故障診断装置によれ
ば、基本的には燃費効率向上の観点から高負荷運転が行
われ、蒸発燃料回収系統の故障診断に適した運転状態が
得にくいハイブリッド車においても、エンジンの運転継
続時間が比較的短く燃料タンク内の燃料の温度が高くな
っていないため、燃料蒸発量が少なくかつ吸気負圧が大
きい、蒸発燃料回収系統の故障診断に適した運転状態
で、該故障診断を行うことができる。したがって、燃費
性能を高めつつ、蒸発燃料回収系統の故障ないしは異常
を的確かつ容易に判定することができる。
【0012】上記ハイブリッド車の故障診断装置におい
て、異常判定運転状態としては、例えば、エンジンが中
回転・中負荷領域(吸気負圧が大きく、エンジンが安定
する領域)で運転される状態があげられる。また、エン
ジン温度が所定の基準温度より高いときに実空燃比が目
標空燃比となるよう、エンジンへの燃料供給量をフィー
ドバック制御(O2フィードバック制御)する空燃比制
御手段が設けられている場合は、異常判定運転状態とし
て、空燃比制御手段によるフィードバック制御が実行可
能な状態があげられる。この場合、ハイブリッド車のよ
うな制約の多い運転条件下でも、パージによる実空燃比
の変動を抑制しつつ、蒸発燃料回収系統の故障診断をよ
り的確に実行することができる。
【0013】上記ハイブリッド車の故障診断装置におい
ては、エンジンが、車両高負荷運転時(例えば、急加速
時、高速走行時等)又はバッテリ充電量減少時に運転さ
れるようになっているのが好ましく、この運転時にはエ
ンジンが高効率となるように(例えば、低回転・高負
荷)制御されるのがより好ましい。このようにすれば、
エンジンが運転される機会が少ないハイブリッド車であ
るのにもかかわらず、蒸発燃料回収系統の故障診断が確
実に行われる。
【0014】上記ハイブリッド車の故障診断装置におい
ては、エンジンが異常判定運転状態にある場合において
車両高負荷運転が検出されたときには、吸気負圧を増大
させる異常判定運転状態が維持(優先)されるのが好ま
しい。このようにすれば、エンジン出力を十分に確保す
ることができ、かつ負圧発生モードが少ないのにもかか
わらず、蒸発燃料回収系統の故障診断を確実に行うこと
ができる。
【0015】上記ハイブリッド車の故障診断装置におい
ては、異常判定制御手段が、車両運転開始後において所
定期間内(例えば、燃料蒸発量が少ないうち)にエンジ
ンの運転を強制的に開始させて異常判定を行うようにな
っているのが好ましい。なお、上記所定期間は、外気
温、車速等に応じて設定するのが好ましい。このように
すれば、燃料蒸発量が少ないときに蒸発燃料回収系統の
故障診断を行うことができ、該故障診断の精度が高めら
れる。
【0016】上記ハイブリッド車の故障診断装置におい
ては、異常判定制御手段が、車両運転中に車両高負荷運
転が検出されたときにはエンジンに高効率運転を開始さ
せる一方、車両高負荷運転が終了した場合でも、エンジ
ン温度が上記所定の基準温度となるまでエンジンに運転
を継続させて異常判定を行うようになっているのが好ま
しい。このようにすれば、エンジンの暖機運転を利用し
て、蒸発燃料回収系統の故障診断を行うことができる。
【0017】上記ハイブリッド車の故障診断装置におい
て、エンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化触媒
と、該排気ガス浄化触媒の劣化判定を行う触媒劣化判定
手段とが設けられている場合は、触媒劣化判定手段が、
異常判定制御手段による蒸発燃料回収系統への負圧の導
入が終了した後もエンジンに運転を継続させ、排気ガス
浄化触媒の温度が所定温度以上となった後で劣化判定を
行うようになっているのが好ましい。このようにすれ
ば、蒸発燃料回収系統の故障診断を利用して、排気ガス
浄化触媒の劣化診断を的確かつ容易に行うことができ
る。
【0018】上記ハイブリッド車の故障診断装置におい
ては、エンジン出力を電力に変換することができるエン
ジンモータとバッテリとが設けられ、エンジンモータ
が、異常判定制御手段によって異常判定が行われている
ときに、エンジン出力を電力に変換してバッテリを充電
するようになっているのが好ましい。このようにすれ
ば、バッテリの充電が促進される。
【0019】また、本発明の第2の態様にかかるハイブ
リッド車の故障診断装置は、(a)それぞれ駆動輪を駆
動することができるエンジンと電動式の駆動モータとが
設けられ、車両運転状態に応じて駆動輪の駆動形態を変
更しつつ走行するようになっているハイブリッド車の故
障診断装置であって、(b)燃料タンクと、該燃料タン
クとエンジンの吸気通路とを連通する蒸発燃料回収通路
とを備えた蒸発燃料回収系統と、(c)吸気通路内の負
圧を蒸発燃料回収系統に導入し、該負圧導入による蒸発
燃料回収系統内の圧力変化に基づいて、蒸発燃料回収系
統の異常判定を行う異常判定手段と、(d)車両高負荷
運転時、又は上記駆動モータに電力を供給するバッテリ
のバッテリ充電量減少時に、エンジンを高効率となるよ
うに制御する車両運転制御手段と、(e)車両運転制御
手段によるエンジンの高効率運転中において、所定のエ
ンジン運転状態が検出されたときには、エンジンを該高
効率運転よりも異常判定に適した所定の異常判定運転状
態で運転させる異常判定制御手段とが設けられているこ
とを特徴とするものである。ここで、上記所定のエンジ
ン運転状態としては、例えば、エンジンの暖機運転完了
後の運転状態があげられる。このハイブリッド車の故障
診断装置によっても、本発明の第1の態様にかかる故障
診断装置の場合とほぼ同様に、確実かつ容易に故障診断
を実施することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。まず、本発明にかかる故障診断装置を備
えたハイブリッド車の概略構成を説明する。図1に示す
ように、ハイブリッド車Wには、その動力源として、エ
ンジン1と駆動モータ2とが設けられている。ここで、
エンジン1は、ガソリンを燃料として用いて駆動力(ト
ルク)を生成するようになっている。また、駆動モータ
2は、バッテリ3から供給される電力をエネルギ源とし
て駆動力(トルク)を生成するようになっている。ここ
で、バッテリ3は、エンジン1により回転駆動されるエ
ンジンモータ4によって適宜充電される。なお、エンジ
ンモータ4は、エンジン1の起動時にはバッテリ3から
通電されてエンジン1を起動(クランキング)する。
【0021】ここで、駆動モータ2及びエンジンモータ
4は、いずれも通電されたときには回転してトルクを出
力する一方、力学的に回転駆動されたときには発電する
直流モータであり、したがって両者は本質的には同一の
機能を有している。ただ、駆動モータ2は、主としてバ
ッテリ3からの通電により該ハイブリッド車Wの駆動ト
ルクを出力するために用いられる一方、従として減速時
に発電(回生)してバッテリ3を充電するためにも用い
られ、他方エンジンモータ4は、主としてエンジン1に
より回転駆動されて発電しバッテリ3を充電するために
用いられる一方、従としてバッテリ3から通電されてエ
ンジン駆動用トルクを出力するためにも用いられるのに
過ぎない。
【0022】そして、このハイブリッド車Wにおいて
は、エンジン1の駆動力は、順に、トルクコンバータ5
(T/C)と、クラッチ6と、自動変速機7(A/T)
と、差動機構8(ディファレンシャル装置)とを介して
左右の駆動輪9、10に伝達されるようになっている。
なお、自動変速機7から差動機構8への駆動力の伝達
は、ギヤトレイン11の一部を介して行われる。
【0023】他方、駆動モータ2の駆動力は、ギヤトレ
イン11と、差動機構8とを介して駆動輪9、10に伝
達されるようになっている。ここで、バッテリ3は、後
で説明するように、エンジンモータ4又は駆動モータ2
(回生時)によって充電される一方、駆動モータ2(場
合によってはエンジンモータ4)に放電して該駆動モー
タ2を駆動するようになっているが、該電力制御(充
電、放電の切り替えを含む)は、システムコントローラ
14(コンピュータ)によって制御される電力コントロ
ーラ15によって行われるようになっている。
【0024】ここで、エンジン1の排気ガスは、排気通
路12を介して大気中に排出されるようになっている。
そして、排気通路12には、排気ガス中の大気汚染物質
(例えば、HC、CO、NOx等)を浄化するために、
三元触媒を用いた触媒コンバータ13が介設されてい
る。また、システムコントローラ14は、ハイブリッド
車Wの各種制御を行うようになっているが、このシステ
ムコントローラ14には、アクセルペダル16の踏み込
み量α(アクセル開度α)、ブレーキペダル17の踏み
込みの有無、車速V、エンジン水温Tw、バッテリの充
電状態ないしはバッテリ電圧、吸入空気量Qa、エンジ
ン回転数Ne、スロットル開度Tv、排気ガス中のO2
濃度(実空燃比)等の各種制御情報が入力されるように
なっている。
【0025】次に、エンジン1ないしはその付属装置の
具体的な構成を説明する。図2に示すように、エンジン
1に燃料燃焼用の空気を供給するために吸気通路20
(吸気系統)が設けられ、この吸気通路20には、大気
中から空気を取り入れるために共通吸気通路21が設け
られている。この共通吸気通路21には、吸入空気(吸
気通路20に導入された空気)の流れ方向(図2中では
左向き)にみて、上流側から順に、吸入空気中のダスト
等を除去するエアクリーナ22と、吸入空気量を検出す
るエアフローセンサ23と、吸入空気を絞るスロットル
弁24とが設けられている。そして、共通吸気通路21
の下流端は吸入空気の流れを安定させるサージタンク2
5(容積部)に接続されている。
【0026】サージタンク25には、エンジン1の各気
筒(図示せず)にそれぞれ吸入空気を供給する複数(1
つのみ図示)の独立吸気通路26が接続され、各独立吸
気通路26にはそれぞれ、吸入空気中に燃料を噴射(供
給)する燃料噴射弁27が設けられている。また、エン
ジン1の排気ガスを排出する排気通路12には、触媒コ
ンバータ13のやや上流側に配置される上流側O2セン
サ28(酸素センサ)と、触媒コンバータ13のやや下
流側に配置される下流側O2センサ29(酸素センサ)
とが設けられている。
【0027】上流側O2センサ28及び下流側O2センサ
29は、それぞれ、実空燃比(実際の空燃比)が理論空
燃比(A/F=14.7、λ=1)よりもリッチである
かリーンであるかによって出力(電圧)が大きく変化す
るセンサであって、例えば0〜1Vの出力範囲におい
て、しきい電圧VB(概ね0.4V)を境として出力電
圧が大きく変化する。なお、出力電圧が高い方がリッチ
であり、低い方がリーンである。
【0028】ここで、上流側O2センサ28は、主とし
て、実空燃比が理論空燃比となるように燃料噴射弁27
からの燃料噴射量をフィードバック制御(O2フィード
バック制御)するために用いられる。また、両O2セン
サ28、29は、後で詳しく説明するように、反転比に
基づいて三元触媒(排気ガス浄化触媒)の劣化判定を行
うために用いられる。なお、各O2センサ28、29に
は、それぞれ、活性温度を確保するための電気ヒータが
内蔵されている。
【0029】以下、エンジン1の燃料噴射弁27に燃料
(ガソリン)を供給するための燃料供給系統の構成を説
明する。この燃料供給系統には、燃料を貯留する燃料タ
ンク31が設けられ、この燃料タンク31内の燃料は、
燃料ポンプ32によって、燃料供給通路33を介して燃
料噴射弁27に供給されるようになっている。そして、
燃料噴射弁27で噴射されなかった余剰の燃料は、燃料
還流通路34を介して燃料タンク31に戻されるように
なっている。なお、燃料供給通路33には燃料中の異物
を除去する燃料フィルタ35が介設され、また燃料還流
通路34には、吸気圧に応じて燃料の供給圧力を調整す
るプレッシャレギュレータ36が介設されている。
【0030】以下、燃料タンク31内で発生した燃料ベ
ーパ(蒸発燃料)を吸気通路20に回収(導入)して、
燃料として活用するための蒸発燃料回収系統(蒸発燃料
供給経路)を説明する。この蒸発燃料回収系統(燃料タ
ンク31を含む)には、燃料タンク31の上部空間部と
サージタンク25(吸気通路20)とを連通するパージ
通路37(蒸発燃料回収通路)が設けられ、このパージ
通路37には燃料ベーパを吸着するキャニスタ38が介
設されている。ここで、燃料ベーパの流れ方向(図2中
では概ね右向き)にみて、キャニスタ38より上流側の
パージ通路37(以下、これを「上流側パージ通路3
7」という)には、燃料タンク31内の圧力(以下、こ
れを「タンク内圧」という)を検出する圧力センサ39
と、該上流側パージ通路37を開閉する制御弁40(P
CTVバルブ)とが設けられている。なお、上流側パー
ジ通路37の上流端近傍において燃料タンク31内に
は、転倒時等において上流側パージ通路37への液体燃
料の流入を防止するためのロールオーバーバルブ41が
設けられている。他方、キャニスタ38より下流側のパ
ージ通路37(以下、これを「下流側パージ通路37」
という)には、該下流側パージ通路37を開閉するパー
ジ弁43(パージバルブ)が設けられている。
【0031】また、キャニスタ38には、先端が大気に
開放された大気開放通路44が設けられている。そし
て、この大気開放通路44には、キャニスタ側から先端
側に向かって順に、該大気開放通路44を開閉する大気
開放弁45(CDCVバルブ)と、該大気開放通路44
を介してキャニスタ38に導入される空気に含まれるダ
ストを除去するエアフィルタ46とが設けられている。
【0032】ところで、ハイブリッド車Wには、前記の
とおり、駆動源として、エンジン1と駆動モータ2とが
設けられ、これらの駆動形態(稼働形態)は、該ハイブ
リッド車Wの運転状態に応じて好ましく変更されるよう
になっているが、以下該ハイブリッド車Wにおける具体
的な駆動形態を、適宜図3〜図8を参照しつつ説明す
る。なお、以下に説明する駆動形態は単なる例示であっ
て、本発明はかかる駆動形態に限定されるものでないの
はもちろんである。
【0033】(1)発進時 図3に示すように、発進時には原則的に、クラッチ6が
解放されてエンジン1が停止する一方、バッテリ3から
駆動モータ2に電力が供給され、該駆動モータ2が力行
する。このとき、駆動輪9、10は、駆動モータ2のみ
によって駆動される。なお、エンジンモータ4は、エン
ジン1が停止し、かつバッテリ3から電力が供給されな
いので、何ら活動しない(停止する)。
【0034】但し、図4に示すように、急発進時には、
バッテリ3から駆動モータ2に電力が供給されて駆動モ
ータ2が力行するとともに、クラッチ6が締結されかつ
エンジン1が起動されて高出力運転を行う。さらに、バ
ッテリ3からエンジンモータ4にも電力が供給され、エ
ンジンモータ4も力行する。かくして、駆動輪9、10
は、エンジン1と、駆動モータ2と、エンジンモータ4
とによって強力に駆動される。
【0035】(2)エンジン起動時 図5に示すように、エンジン起動時には、クラッチ6が
解放され、バッテリ3からエンジンモータ4に電力が供
給され、エンジンモータ4が力行する。このとき、エン
ジンモータ4によってエンジン1が起動(クランキン
グ)される。なお、駆動モータ2は停止している(但
し、走行中にエンジン1が起動される場合は停止してい
ない)。
【0036】(3)減速時 図6に示すように、減速時には、エンジン1は停止し、
クラッチ6が解放される。このとき、駆動モータ2が駆
動輪9、10によって逆駆動され、駆動輪9、10の駆動
力が駆動モータ2に回生される。かくして、駆動モータ
2は発電し、この電力によりバッテリ3が充電される。
【0037】(4)急加速時 急加速時には、前記の図4に示すように、バッテリ3か
ら駆動モータ2に電力が供給されて駆動モータ2が力行
するとともに、エンジン1が高出力運転を行う。このと
き、バッテリ3からエンジンモータ4にも電力が供給さ
れ、エンジンモータ4も力行する。かくして、駆動輪
9、10は、エンジン1と、駆動モータ2と、エンジン
モータ4とによって強力に駆動される。
【0038】(5)定常走行時 低負荷での定常走行時には、前記の図3に示すように、
原則的には、クラッチ6が解放されてエンジン1が停止
する一方、バッテリ3から駆動モータ2に電力が供給さ
れ、駆動モータ2が力行する。このとき、駆動輪9、1
0は、駆動モータ2のみによって駆動される。なお、エ
ンジンモータ4は何ら活動しない。但し、エンジン冷機
時又はバッテリ充電量低下時には、クラッチ6が締結さ
れてエンジン1は運転を行い、このときエンジンモータ
4はエンジン1によって回転駆動されて発電し、この電
力によりバッテリ3が充電される。
【0039】図7に示すように、中負荷での定常走行時
には、エンジン1が高効率運転を行い、バッテリ3から
駆動モータ2へは電力が供給されない。このとき、駆動
輪9、10は、エンジン1のみによって駆動され、駆動
モータ2は無出力状態となる。なお、エンジンモータ4
はエンジン1によって回転駆動されて発電し、この電力
によりバッテリ3が充電される。
【0040】高負荷での定常走行時には、前記の図4に
示すように、バッテリ3から駆動モータ2に電力が供給
されて駆動モータ2が力行するとともに、エンジン1が
高出力運転を行う。このとき、バッテリ3からエンジン
モータ4にも電力が供給され、エンジンモータ4も力行
する(但し、運転状態により発電する場合もある)。か
くして、駆動輪9、10は、エンジン1と、駆動モータ
2と、エンジンモータ4とによって強力に駆動される。
【0041】(6)停車時 停車時には、原則的には、クラッチ6が解放されてエン
ジン1は停止し、かつ駆動モータ2も停止する(バッテ
リ3から駆動モータ2に電力が供給されない)。なお、
エンジンモータ4は、エンジン1が停止し、かつバッテ
リ3から電力が供給されないので、何ら活動しない(停
止する)。但し、図8に示すように、エンジン冷機時又
はバッテリ充電量低下時には、エンジン1は運転を行
い、このときエンジンモータ4はエンジン1によって回
転駆動されて発電し、この電力によりバッテリ3が充電
される。
【0042】前記のとおり、エンジン1には、燃料タン
ク31内で発生した燃料ベーパを吸気通路20に回収す
るために蒸発燃料回収系統が設けられているが、以下こ
の蒸発燃料回収系統における燃料ベーパの回収手順の一
例を説明する。この蒸発燃料回収系統においては、通常
時は、制御弁40と大気開放弁45とが開かれる一方、
パージ弁43が閉じられる。このとき、燃料タンク31
の上部空間部(以下、これを「タンク空間部」という)
は、基本的には、上流側パージ通路37とキャニスタ3
8と大気開放通路44とを介して大気と連通する。かく
して、燃料タンク31内の燃料が蒸発(気化)するなど
してタンク内圧が高まると、該圧力によりタンク空間部
内の燃料ベーパを含む空気は、順に、上流側パージ通路
37とキャニスタ38と大気開放通路44とを介して大
気中に放出される。その際、燃料ベーパはキャニスタ3
8に吸着(捕集)されるので、結局大気中へは空気のみ
が放出される。
【0043】そして、キャニスタ38に適度な量(例え
ば、飽和吸着量の70%程度)の燃料ベーパが吸着さ
れ、あるいは吸着されていると推測され、かつエンジン
1が運転を行っているとき(燃料カット運転を含む)に
は、制御弁40が閉じられる一方、パージ弁43と大気
開放弁45とが開かれる。このとき、サージタンク25
は、下流側パージ通路37とキャニスタ38と大気開放
通路44とを介して大気と連通する。かくして、サージ
タンク25内の負圧によって、大気中の空気が、順に、
大気開放通路44とキャニスタ38と下流側パージ通路
37とを介してサージタンク25に吸入される。その
際、キャニスタ38に吸着されている燃料ベーパがキャ
ニスタ38から離脱してサージタンク25にパージされ
る。そして、サージタンク25内にパージされた燃料ベ
ーパは、この後エンジン1で燃料として活用される(燃
焼する)。
【0044】ところで、この蒸発燃料回収系統において
は、ときには各種弁40、43、45の作動不良、あるい
はパージ通路37等の破損などといった故障ないしは異
常が生じることがある。そこで、このハイブリッド車W
では、蒸発燃料回収系統の故障ないしは異常を判定(診
断)するために、適宜故障診断を行うようになってい
る。以下、この故障診断手法を具体的に説明する。
【0045】まず、この蒸発燃料回収系統の故障診断の
基本概念を説明する。この故障診断においては、基本的
には、吸気通路20(サージタンク25)内の負圧を蒸
発燃料回収系統に導入し、該負圧導入による蒸発燃料回
収系統内の圧力変化に基づいて、蒸発燃料回収系統の故
障ないしは異常を判定するようにしている。以下、より
具体的な故障診断手法を説明する。図9に示すように、
この故障診断は、パージ弁43と大気開放弁45とを開
く一方、制御弁40を閉じて燃料ベーパのパージを行っ
ているときに実施するようにしている。すなわち、まず
パージ中において、適当な時点t1で、大気開放弁45
を閉じる一方、制御弁40を開いて故障診断を開始す
る。なお、パージ弁43は開いたままにしておく。
【0046】これにより、サージタンク25内の負圧が
蒸発燃料回収系統に導入され、タンク内圧が次第に低下
する(負圧が高くなる)。そして、タンク内圧が所定の
基準圧力(例えば、−200mmAqゲージ(水柱))
まで低下し(時点t2)、さらにタンク内圧が若干低下
した時点t3でパージ弁43を閉じる。これにより、パ
ージ弁43よりも燃料タンク側の蒸発燃料回収系統は、
大気とは遮断されて密閉状態となる。この後、タンク空
間部内への負圧の伝播の遅れ等に起因して、圧力センサ
39によって検出されるタンク内圧は若干上昇する(戻
る)。
【0047】ここで、タンク内圧の上記上昇がほぼ終了
した時点t4におけるタンク内圧を、第1タンク内圧値
TP1として記憶する。そして、第1タンク内圧値TP
1を検出した時点t4から所定の測定時間(例えば、3
0秒)を経過した時点t5におけるタンク内圧を、第2
タンク内圧値TP2として記憶する。また、この時点t
5で制御弁40を閉じ、次に大気開放弁45を開く。な
お、パージ弁43は閉じたままにしておく。この後、適
当な時間が経過した時点t6でパージ弁43を開き、キ
ャニスタ38に吸着されている燃料ベーパのパージを再
開する。
【0048】このような過程において、まず故障診断開
始後にタンク内圧が実質的に上記基準圧力(例えば、−
200mmAqゲージ)まで低下するのに要した時間、
すなわち時点t1から時点t4までの経過時間(t4
1)に基づいて、パージ通路37の接続不良、大気開
放弁45の開固着(開きぱなし)等に起因する重度の漏
れ故障(ラージリーク)の有無が判定される。すなわ
ち、時間(t4−t1)が、予め設定された基準時間(例
えば、30秒)よりも長いときには、ラージリークがあ
るものと判定される。また、時点t1以後においてタン
ク内圧が基準圧力まで低下しないときにも、ラージリー
クがあるものと判定される。なお、上記時間(t4
1)を、(t3−t1)あるいは(t2−t1)としても
よい。
【0049】次に、第2タンク内圧値TP2と第1タン
ク内圧値TP1の差圧(TP2−TP1)、すなわち時
点t4から時点t5までの期間(測定時間)におけるタン
ク内圧上昇度合いに基づいて、パージ通路37の軽微な
破損等に起因する軽度の漏れ故障(スモールリーク)の
有無が判定される。すなわち、差圧(TP2−TP1)
が、予め設定されたしきい値よりも大きいとき、例えば
第2タンク内圧値TP2がSP2よりも高いときには、
パージ通路37内の負圧を適正に維持することができな
いスモールリークがあるものと判定される。なお、時点
5から時点t6までの期間においてタンク内圧上昇度合
いが所定の基準値より大きいときには、制御弁40が開
固着(開きぱなし)しているものと判定される。
【0050】ところで、前記のとおり、触媒コンバータ
13内の三元触媒(排気ガス浄化触媒)は、高温化(熱
劣化)、触媒毒による被毒等により劣化してその触媒活
性が低下することがある。そこで、このハイブリッド車
Wでは、三元触媒の劣化の有無ないしは劣化度合いを判
定するための劣化診断(すなわち、故障診断)を行うよ
うにしているが、以下この劣化診断の診断手法を説明す
る。
【0051】この三元触媒の劣化診断においては、エン
ジン1が劣化診断に適した所定の運転状態にあるとき、
例えばエンジン1が中程度の排気ガス量(中排気ガス
量)となるように運転され(すなわち、低回転・中負荷
ないしは中回転・中負荷状態)、三元触媒の温度がその
活性化温度以上であり、かつ空燃比(燃料噴射量)のO
2フィードバック制御が行われているときに、上流側及
び下流側の両O2センサ28、29によって検出される実
空燃比(排気ガス中のO2濃度)の、一定期間内におけ
る反転比に基づいて、三元触媒の劣化の有無ないしは劣
化度合いを判定するようにしている。なお、反転比と
は、上記一定期間(以下、これを「反転比検出期間」と
いう)内における、上流側O2センサ28のリッチ・リ
ーンの反転回数Aと、下流側O2センサ29の反転回数
Bとの比A/Bである。
【0052】図10に示すように、空燃比(燃料噴射
量)のO2フィードバック制御が行われているときに
は、両O2センサ28、29の出力は、それぞれ、反転比
検出期間内においてリッチ・リーンの反転を繰り返す
が、三元触媒が正常であれば、上流側O2センサ28の
反転回数Aがかなり多いので、反転比(A/B)は非常
に大きな値となる。他方、三元触媒の劣化が進むにつれ
て、下流側O2センサ29の反転回数Bが多くなるので
反転比(A/B)は次第に小さくなる。そこで、この実
施の形態では、三元触媒の排気ガス浄化率が正常状態の
60%(これに限定されるものではない)にまで低下し
た場合に相当する反転比をしきい値(以下、これを「劣
化判定しきい値」という)とし、実際の反転比がこの劣
化判定しきい値より大きければ三元触媒は正常状態であ
ると判定し、劣化判定しきい値以下であれば劣化状態で
あると判定するようにしている。
【0053】図11に示すように、反転比と、三元触媒
の排気ガス浄化率との関係は、三元触媒(触媒コンバー
タ13)を通過する排気ガスの流量(排気ガス量)に応
じてかなり異なったものとなる。なお、図11中では、
Z1→Z2→Z3→Z4の順で、排気ガス量が多くなっ
ている。したがって、排気ガス浄化率が同一であって
も、排気ガス量が多いときほど反転比(A/B)が小さ
くなる。かくして、曲線Z3あるいは曲線Z4で示され
るように、排気ガス量が比較的多い状態では、三元触媒
の正常状態と劣化状態とを区別すべき排気ガス浄化率
(例えば、60%)付近では、反転比の変化に対する排
気ガス浄化率の変化が極めて大きく、劣化判定しきい値
を設定するのが極めてむずかしくなる。また、曲線Z1
で示されるように、排気ガス量が比較的少ない状態で
も、三元触媒の正常状態と劣化状態とを区別すべき排気
ガス浄化率(例えば、60%)付近では、反転比の変化
に対する浄化率の変化が極めて大きく、劣化判定しきい
値を設定するのが極めてむずかしくなる。
【0054】これに対して、曲線Z2で示されるよう
に、排気ガス量が中程度のときは、三元触媒の正常状態
と劣化状態とを区別すべき排気ガス浄化率(例えば、6
0%)付近では、反転比の変化に対する排気ガス浄化率
の変化が直線的でかつ緩やかであり、劣化判定しきい値
を設定するのが極めて容易となる。このため、この実施
の形態では、排気ガス量が中程度の状態に対応させて、
劣化判定しきい値THBを設定している。したがって、
排気ガス量が中程度のとき、すなわちエンジン1が中回
転・中負荷のときでなければ、三元触媒の劣化判定を正
確に行うことが困難である。
【0055】ところで、このハイブリッド車Wでは、前
記の蒸発燃料回収系統の異常診断及び三元触媒の劣化診
断(以下では、これらを「故障診断」と総称する)はシ
ステムコントローラ14によって行われるが、以下、図
12〜図18に示すフローチャートに従って、このシス
テムコントローラ14による具体的な故障診断及びこれ
に付随する各種制御の制御手順を説明する。なお、シス
テムコントローラ14は、特許請求の範囲に記載された
「異常判定手段」と「異常判定制御手段」と「空燃比制
御手段」と「触媒劣化判定手段」と「車両運転制御手
段」とを含むハイブリッド車Wの総合的な制御装置であ
る。
【0056】まず、図12〜図14を参照しつつ、該故
障診断におけるメインルーチンである運転モード設定ル
ーチンの処理手順を説明する。図12〜図14に示すよ
うに、この運転モード設定ルーチンでは、まずステップ
S1で、ハイブリッド車制御システムを起動するスター
トスイッチがオンされたか否かが判定され、スタートス
イッチがオンされていなければ(NO)、このステップ
S1が繰り返し実行される。すなわち、スタートスイッ
チがオンされるまで待機する。他方、ステップS1でス
タートスイッチがオンされたと判定された場合は(YE
S)、ステップS2で、アクセル開度α、バッテリ充電
状態ないしはバッテリ電圧、車速V、エンジン水温、吸
入空気量等の各種制御情報が入力される。
【0057】次に、ステップS3で、例えば図19に示
すような基本運転モードマップを用いて、ハイブリッド
車Wの基本運転モードが設定される。図19に示すよう
に、この基本運転モードマップでは、領域R1で示す低
出力域(概ね、時速20〜30km/時以下)では、ク
ラッチ6が開放されてエンジン1が停止され、駆動輪
9、10は駆動モータ2のみによって駆動される。但
し、バッテリ3の充電量が所定の基準値以下となったと
きには、エンジン1が運転される。そして、領域R2
示す中出力域では、クラッチ6が締結されてエンジン1
が高効率モード(例えば、低回転・高負荷)で運転さ
れ、かつ駆動モータ2が通電され、駆動輪9、10はエ
ンジン1及び駆動モータ2によって駆動される。領域R
3で示す高出力域では、クラッチ6が締結されてエンジ
ン1が高出力モード(例えば、高回転・高負荷)で運転
され、かつ駆動モータ2が通電され、駆動輪9、10は
エンジン1及び駆動モータ2によって強力に駆動され
る。
【0058】ここで、エンジン1は、高効率となるよ
う、スロットル開度と燃料噴射量と自動変速機7の変速
段とを制御することにより、低回転・高負荷域で運転さ
れるようになっている。なお、スタートスイッチがオン
されたときには、所定期間は必ずエンジン1を運転し、
エンジン1の始動性を向上させるようにしてもよい。
【0059】次に、ステップS4で、故障モニタ(蒸発
燃料回収系統及び三元触媒の故障診断プロセス)が終了
しているか否か、すなわち後で説明するモニタ終了フラ
グFmfが1であるか否かが判定される。そして、故障
モニタが終了していれば(YES)、ステップS5で該
ハイブリッド車Wが、現在設定されている運転モードで
運転され、この後ステップS2に復帰して、この運転モ
ード設定ルーチンが続行される。
【0060】他方、ステップS4で、故障モニタが終了
していないと判定された場合は(NO)、ステップS6
でエンジンオンモードであるか否か、すなわち基本運転
マップによればエンジン1を運転すべきモードであるか
否かが判定される。ここで、エンジンオンモードであれ
ば(YES)、ステップS7〜S9で、それぞれ、パー
ジモニタフラグFparmが1であるか否かと、触媒温
度上昇フラグFcatupが1であるか否かと、触媒モ
ニタフラグFcatmが1であるか否かとが判定され
る。
【0061】ここで、パージモニタフラグFparm
は、パージモニタ(蒸発燃料回収系統の故障診断プロセ
ス)が開始されたときに1がセットされる一方、パージ
モニタ中にラージリーク判定が終了したときに0にリセ
ットされるフラグである。触媒温度上昇フラグFcat
upは、エンジン1が触媒温度上昇モードで運転されて
いるときに1がセットされるフラグである。触媒モニタ
フラグFcatmは、触媒モニタ(三元触媒の劣化診断
プロセス)が実行されているときには1がセットされる
フラグである。
【0062】ステップS7〜S9で、それぞれ、Fpa
rm≠1、Fcatup≠1、Fcatm≠1であると
判定された場合(ステップS7〜S9がすべてNO)、
すなわち今回から故障モニタを開始すべき場合は、まず
ステップS10でエンジン1に水温上昇モード(エンジ
ン温度上昇モード)が設定され、続いてステップS11
で水温上昇フラグFtwupに1がセットされる。この
水温上昇フラグFtwupは、エンジン1に水温上昇モ
ードが設定されているときに1がセットされるフラグで
ある。この水温上昇モードでは、エンジン1が低回転・
高負荷領域で運転される。
【0063】このようにエンジン1が水温上昇モードで
運転される場合でも、ハイブリッド車Wの運転状態が図
19中の領域R1にあり、したがって本来的にはエンジ
ン1が駆動輪9、10を駆動する必要がないとき(後で
説明するステップS15経由でこのステップS10が実
行された場合)には、クラッチ6を解放(オフ)してエ
ンジン1の駆動力が駆動輪9、10に伝達されないよう
にする。
【0064】なお、ステップS7でFparm=1であ
ると判定された場合は(YES)、すでにパージモニタ
モードが設定されているので、後で説明するステップS
13にスキップしてパージモニタモードが継続される。
また、ステップS8でFcatup=1であると判定さ
れた場合は(YES)、すでに触媒温度上昇モードが設
定されているので、後で説明するステップS22にスキ
ップして触媒温度上昇モードが継続される。さらに、ス
テップS9でFcatm=1であると判定された場合は
(YES)、すでに触媒モニタモードが設定されている
ので、後で説明するステップS26にスキップして触媒
モニタモードが継続される。
【0065】次に、ステップS12で、エンジン水温
(エンジン温度)が基準温度(所定値)以上であるか否
かが判定される。この運転モード設定ルーチンでは、エ
ンジン水温が基準温度より低いときには正確な故障モニ
タを行うことが困難であるので、故障モニタは実行しな
いようにしている。このステップS12で、エンジン水
温が基準温度より低いと判定された場合は(NO)、故
障モニタを実施できる状態ではないので、ステップS5
で該ハイブリッド車Wが、現在設定されている運転モー
ドで運転され、この後ステップS2に復帰して、該運転
モード設定ルーチンが続行される。
【0066】他方、ステップS12でエンジン水温が基
準温度以上であると判定された場合は(YES)、故障
モニタが実行される。すなわち、まずステップS13で
ハイブリッド車Wが車両高負荷運転モードであるか否か
が判定され、車両高負荷運転モードであれば(YE
S)、さらにステップS14でバッテリ充電量が基準充
電量(所定値)より低いか否かが判定される。ここで、
バッテリ充電量が基準充電量より低ければ(YES)、
つまり車両高負荷運転時であってかつバッテリ充電量が
低下(減少)しているときには、故障モニタを実行する
ことは好ましくないので、故障モニタは中止される。こ
の場合、ステップS5で該ハイブリッド車Wが、現在設
定されている運転モードで運転され、この後ステップS
2に復帰して、該運転モード設定ルーチンが続行され
る。
【0067】ステップS13とステップS14とで、車
両高負荷運転時かつバッテリ充電量低下時ではないと判
定された場合は(ステップS13〜S14の少なくとも
一方がNO)、故障モニタが実行される。まず、ステッ
プS19で、エンジン1にパージモニタ・ラージリーク
モードが設定される。このパージモニタ・ラージリーク
モードでは、エンジン1は、パージモニタに適した低回
転・中負荷領域で運転され、十分な吸気負圧が発生させ
られる。そして、このようにエンジン1がパージモニタ
・ラージリークモードで運転される場合でも、ハイブリ
ッド車Wの基本運転状態が図19中の領域R1にあり、
したがって本来的にはエンジン1が駆動輪9、10を駆
動する必要がないときには、クラッチ6を解放(オフ)
してエンジン1の駆動力が駆動輪9、10に伝達されな
いようにする。なお、ハイブリッド車Wが低速(例え
ば、10km/h以下)で走行している場合は、クラッ
チ6を締結(オン)し、自動変速機7を好ましく制御し
つつ、てエンジン1と駆動モータ2とで駆動輪9、10
を駆動するようにしてもよい。
【0068】次に、ステップS20で、ラージリーク判
定が終了したか否かが判定され、終了していなければ
(NO)、該ラージリーク判定を継続するために、ステ
ップS5で該ハイブリッド車Wが、現在設定されている
運転モードで運転され、この後ステップS2に復帰し
て、該運転モード設定ルーチンが続行される。他方、ス
テップS20で、ラージリーク判定が終了したと判定さ
れた場合は(YES)、ステップS21でパージモニタ
フラグFparmが0にリセットされた後、ステップS
22以下で三元触媒の劣化診断が開始される。なお、ラ
ージリーク判定の手順ないしは手法は前記のとおりであ
る。
【0069】この三元触媒の劣化診断においては、まず
ステップS22で、エンジン1に触媒温度上昇モードが
設定される。このとき、パージモニタでは、スモールリ
ーク判定が行われる。なお、スモールリーク判定の手順
ないしは手法は前記のとおりである。このハイブリッド
車Wでは、排気ガス量が中程度であり、三元触媒の温度
(触媒温度)がその活性化温度以上であり、かつ空燃比
のO2フィードバック制御が行われているときに三元触
媒の劣化判定を行うようにしている。そこで、このよう
に劣化診断が開始されたときには、まずステップS22
でエンジン1に、低回転・高負荷で運転する触媒温度上
昇モードを設定して、触媒温度を高めるようにしてい
る。
【0070】なお、このようにエンジン1が触媒温度上
昇モードで運転される場合でも、ハイブリッド車Wの運
転状態が図19中の領域R1にあり、したがって本来的
にはエンジン1が駆動輪9、10を駆動する必要がない
とき(後で説明するステップS17経由でこのステップ
S22が実行された場合)には、クラッチ6を解放(オ
フ)してエンジン1の駆動力が駆動輪9、10に伝達さ
れないようにする。
【0071】次に、ステップS23で、触媒温度上昇フ
ラグFcatupに1がセットされる。続いて、ステッ
プS24で触媒温度が推定される。ここで、触媒温度の
推定は、例えば、スタートスイッチがオンされた後で最
初にエンジン1が始動されたときのエンジン水温と、そ
の後のエンジン運転時間の積算値あるいは吸入空気量の
積算値とに基づいて、よく知られた方法で行われる。具
体的には、例えば、上記エンジン水温の一次関数(正の
相関)である値aと、エンジン運転時間又は吸入空気量
の積算値の一次関数(正の相関)である値bの和(a+
b)等で触媒温度を推定することができる。なお、温度
センサを用いて触媒温度を実測してもよい。
【0072】そして、ステップS25で、ステップS2
4で推定された触媒温度が所定値以上であるか否かが判
定される。この所定値は、三元触媒の活性化温度付近に
設定される。このステップS25で、触媒温度が所定値
未満であると判定された場合は(NO)、まだ三元触媒
の劣化判定を実施できる状態になっていないので、ステ
ップS5で該ハイブリッド車Wが、現在設定されている
運転モードで運転され、この後ステップS2に復帰し
て、該運転モード設定ルーチンが続行される。
【0073】他方、ステップS25で、触媒温度が所定
値以上であると判定された場合は(YES)、ステップ
S26で、エンジン1に触媒モニタモードが設定され、
続いてステップS27で触媒モニタフラグFcatmに
1がセットされる。この触媒モニタモードでは、エンジ
ン1は、三元触媒の劣化判定に適した中程度の排気ガス
量となる低回転・中負荷領域(ないしは、中回転・中負
荷領域)で運転される。そして、このようにエンジン1
が触媒モニタモードで運転される場合でも、ハイブリッ
ド車Wの基本運転状態が図19中の領域R1にあり、し
たがって本来的にはエンジン1が駆動輪9、10を駆動
する必要がないとき(後で説明するステップS18を経
由してこのステップS26が実行された場合)には、ク
ラッチ6を解放(オフ)してエンジン1の駆動力が駆動
輪9、10に伝達されないようにする。なお、ハイブリ
ッド車Wが低速(例えば、10km/h以下)で走行し
ている場合は、クラッチ6を締結(オン)し、自動変速
機7を好ましく制御しつつ、てエンジン1と駆動モータ
2とで駆動輪9、10を駆動するようにしてもよい。こ
の後、ステップS5で該ハイブリッド車Wが、現在設定
されている運転モードで運転され、この後ステップS2
に復帰して、該運転モード設定ルーチンが続行される。
【0074】ところで、前記のステップS6で、エンジ
ンオンモードでないと判定された場合は(NO)、ステ
ップS15〜S18で、それぞれ、水温上昇フラグFt
wupが1であるか否かと、パージモニタフラグFpa
rmが1であるか否かと、触媒温度上昇フラグFcat
upが1であるか否かと、触媒モニタフラグFcatm
が1であるか否かとが判定される。
【0075】ステップS15〜S18で、それぞれ、F
twup≠1、Fparm≠1、Fcatup≠1、F
catm≠1であると判定された場合(ステップS15
〜S18がすべてNO)、すなわち故障モニタは終了し
ていないものの該故障モニタを実行するとができない状
態にある場合は、ステップS5で該ハイブリッド車W
が、現在設定されている運転モードで運転され、この後
ステップS2に復帰して、該運転モード設定ルーチンが
続行される。
【0076】ステップS15で、Ftwup=1である
と判定された場合は(YES)、エンジン1はすでに水
温上昇モードとなっっているので、ステップS10にス
キップして水温上昇モードが続行される。ステップS1
6で、Fparm=1であると判定された場合は(YE
S)、エンジン1はすでにパージモニタモードとなって
いるので、ステップS13にスキップしてパージモニタ
モードが続行される。ステップS17で、Fcatup
=1であると判定された場合は(YES)、エンジン1
はすでに触媒温度上昇モードとなっっているので、ステ
ップS22にスキップして触媒温度上昇モードが続行さ
れる。ステップS18で、Fcatm=1であると判定
された場合は(YES)、エンジン1はすでに触媒モニ
タモードとなっっているので、ステップS26にスキッ
プして触媒モニタモードが続行される。
【0077】つまり、ステップS15〜S18のいずれ
かでYESとなった場合は、基本運転マップではエンジ
ン1の運転が停止されるべき状態にあるのにもかかわら
ず、そのステップに該当するモニタを継続するために
(途中で放棄しないよう)、前記のそれぞれのステップ
にスキップして、エンジン1の運転が継続される。これ
により、各モニタの精度が高められる。
【0078】図20に、この運転モード設定ルーチンが
実行された場合における、車速(車両負荷)及びエンジ
ン負荷の時間に対する変化特性の一例を示す。なお、こ
の例では、蒸発燃料回収系統への負圧導入時間は概ね2
0〜30秒であり、触媒モニタに要する時間は概ね2〜
3分である。図20において、グラフH1は車速を示
し、グラフH2は時刻t10で故障モニタが開始された場
合におけるエンジン負荷を示し、グラフH3は故障モニ
タが行われない場合におけるエンジン負荷を示している
【0079】以下、図15〜図18を参照しつつ、エン
ジン1の燃料噴射と蒸発燃料回収系統及び三元触媒の故
障診断とを制御するエンジン制御ルーチンの処理手順を
説明する。なお、このエンジン制御ルーチンは、所定の
クランク角となる毎に実行される。図15〜図18に示
すように、このエンジン制御ルーチンでは、まずステッ
プS31で、吸入空気量Qa、エンジン水温Tw、実空
燃比A/F等の各種データ(制御情報)が入力される。
【0080】次に、ステップS32で今回設定すべき運
転モードが読み込まれ、続いてステップS33でエンジ
ン1が運転中であるか否かが判定される。なお、エンジ
ン1の始動時には、制御弁40及びパージ弁43は閉じ
られ、大気開放弁45は開かれる。そして、ステップS
33でエンジン1が運転中でないと判定された場合は
(NO)、エンジン1を制御する必要がないので今回の
ルーチンは終了する。
【0081】ステップS33でエンジン1が運転中、あ
るいはエンジン運転指令入力中であると判定された場合
は(YES)、ステップS34とステップS35とで、
それぞれ、高効率モード(例えば、低回転・高負荷モー
ド)が設定されているか否かと、触媒温度上昇モードが
設定されているか否かとが判定される。そして、高効率
モードが設定されていなければ(ステップS34でN
O)、ステップS41〜S53(以下、これを便宜上
「パージモニタルーチン」という)が実行される。な
お、このパージモニタルーチンのステップS45で、パ
ージモニタラージリークモードでないと判定された場合
は、ステップS68〜S77(以下、これを便宜上「触
媒モニタルーチン」という)が実行される。また、高効
率モードが設定されかつ触媒温度上昇モードが設定され
ていれば(ステップS34及びステップS35の両方で
YES)、ステップS54〜S67(以下、これを便宜
上「触媒温度上昇ルーチン」という)が実行される。い
ずれでもなければ(ステップS34でYES、ステップ
S35でNO)、ステップS36〜S40(以下、これ
を便宜上「基本運転ルーチン」という)が実行される。
【0082】以下、基本運転ルーチン(ステップS36
〜S40)を説明する。この基本運転ルーチンでは、ま
ずステップS36でエンジン1に高効率モードが設定さ
れる。すなわち、低回転・高負荷となるようにスロット
ル開度と燃料噴射量とが設定される。この場合、スロッ
トル開度は、所定開度TV1に設定される。また、燃料
噴射量は、吸入空気量Qaとエンジン回転数Neとに基
づいて、実空燃比A/Fが理論空燃比(A/F=14.
7)となるように設定される。具体的には、例えば、吸
入空気量Qaとエンジン回転数Neとに基づいて算出さ
れる基本噴射量(k・Qa/Ne)と、空燃比偏差(実
空燃比−目標空燃比)に比例するフィードバック補正量
とを加算して最終的な燃料噴射量(実際の燃料噴射量)
を設定する。
【0083】そして、ステップS37でスロットル弁2
4が駆動され、続いてステップS38で噴射時期である
か否かが判定される。ここで、噴射時期でなければ(N
O)、噴射時期となるまでこのステップS38が繰り返
し実行され(噴射時期となるまで待機し)、噴射時期と
なったときに(YES)、ステップS39で燃料噴射弁
27から燃料が噴射される。
【0084】次に、ステップS40でパージ弁43の開
度が設定され、今回のルーチンが終了する。なお、パー
ジ弁43の開度は、空燃比が理論空燃比となるように、
すなわち空燃比が変動しないように、フィードバック補
正量に基づいて好ましく設定される。
【0085】以下、パージモニタルーチン(ステップS
41〜S53)を説明する。このパージモニタルーチン
では、まずステップS41で、十分な吸気負圧が得られ
るよう、エンジン1に低回転・中負荷モード(少なくと
も、中負荷モード)が設定される。すなわち、エンジン
1が低回転・中負荷状態となるようにスロットル開度と
燃料噴射量とが設定される。この場合、スロットル開度
は、基本運転ルーチンのスロットル開度TV1よりは小
さい所定の開度TV2に設定される。なお、燃料噴射量
の設定方法は基本運転ルーチンの場合と同様である。
【0086】そして、ステップS42でスロットル弁2
4が駆動され、続いてステップS43で噴射時期である
か否かが判定される。ここで、噴射時期でなければ(N
O)、噴射時期となるまでこのステップS43が繰り返
し実行され、噴射時期となったときに(YES)、ステ
ップS44で燃料噴射弁27から燃料が噴射される。
【0087】次に、ステップS45で、パージモニタ・
ラージリークモードであるか否かが判定され、パージモ
ニタ・ラージリークモードでなければ(NO)、すなわ
ちラージリーク判定が終了していれば、後で説明する触
媒モニタルーチン(ステップS68〜S77)が実行さ
れる。他方、ステップS45でパージモニタ・ラージリ
ークモードであると判定された場合は(YES)、ステ
ップS46〜S53でラージリーク判定が行われる。ま
ず、ステップS46でタンク内圧Pが検出され、ステッ
プS47で制御弁40(TPCV弁)及びパージ弁43
が開かれる一方、大気開放弁45が閉じられる。つま
り、蒸発燃料回収系統に吸気負圧が導入される。
【0088】そして、ステップS48で、第1タイマカ
ウンタT1が1だけインクリメントされる。この第1タ
イマカウンタT1は、蒸発燃料回収系統に吸気負圧が導
入された時点からタンク内圧Pが実質的に基準圧力P10
(例えば、−200mmAqゲージ)まで低下するまで
の経過時間をカウントするためのタイマカウンタであ
る。
【0089】次に、ステップS49で、第1タイマカウ
ンタT1のカウント値が基準時間T10(例えば、30
秒)以上であるか否かが判定される。ここで、T1≧T
10であれば(YES)、すなわち蒸発燃料回収系統内の
圧力がなかなか下がらない場合は、ステップS53でラ
ージリークがあるものと判定(異常判定)され、ワーニ
ング(警報)が出力される。この後、ステップS52で
ラージリーク判定終了フラグがセットされる。
【0090】ステップS49で、T1<T10であると判
定された場合は(NO)、ステップS50でタンク内圧
Pが基準圧力P10以上であるか否かが判定され、P≧P
10であれば(YES)、まだタンク内圧Pが基準圧力P
10まで低下していないので、今回のルーチンは終了する
(エンジン制御が続行される)。他方、ステップS50
で、P>P10であると判定された場合は(NO)、タン
ク内圧Pが基準時間T10内に基準圧力P10より低くなっ
ているので、ステップS51でラージリークはないもの
と判定(正常判定)される。この後、ステップS52で
ラージリーク判定終了フラグがセットされる。
【0091】以下、触媒温度上昇ルーチン(ステップS
54〜S67)を説明する。なお、この触媒温度上昇ル
ーチンでは、蒸発燃料回収系統のスモールリーク判定が
行われる。この触媒温度上昇ルーチンでは、まずステッ
プS54で、エンジン1に高効率モードが設定される。
すなわち、エンジン1が低回転・高負荷状態となるよう
にスロットル開度と燃料噴射量とが設定される。この場
合、スロットル開度及び燃料噴射量の設定方法は、基本
運転ルーチンの場合と同様である。
【0092】そして、ステップS55でスロットル弁2
4が駆動され、続いてステップS56で噴射時期である
か否かが判定される。ここで、噴射時期でなければ(N
O)、噴射時期となるまでこのステップS56が繰り返
し実行され、噴射時期となったときに(YES)、ステ
ップS57で燃料噴射弁27から燃料が噴射される。
【0093】次に、ステップS58で、パージ弁43が
閉じられる、なお、制御弁40(TPCV弁)は開かれ
たままであり、大気開放弁45は閉じられたままであ
る。つまり、パージ弁43より燃料タンク側の蒸発燃料
回収系統が大気と遮断されて密閉される。続いて、ステ
ップS59で、スモールリークフラグFS/Lが1である
か否かが判定される。このスモールリークフラグFS/L
はスモールリーク判定プロセスが開始されたときに1が
セットされ、スモールリーク判定が終了したときに0に
リセットされるフラグである。
【0094】ステップS59で、FS/L≠1であると判
定された場合(NO)、すなわち今回からスモールリー
ク判定プロセスが開始される場合は、ステップS60で
現時点のタンク内圧Pが初期圧P2として記憶される。
なお、FS/L=1であれば(YES)、ステップS60
をスキップする。
【0095】次に、ステップS61で、スモールリーク
フラグFS/Lに1がセットされ、続いてステップS62
で第2タイマカウンタT2が1だけインクリメントされ
る。この第2タイマカウンタT2は、蒸発燃料回収系統
のスモールリーク判定を行うべき一定の測定時間T
20(例えば、30秒)をカウントするためのタイマカウ
ンタである。
【0096】次に、ステップS63で、第2タイマカウ
ンタT2のカウント値が上記測定時間T20以上であるか
否かが判定される。ここで、T2<T20であれば(N
O)、まだ測定時間T20が経過していないので、今回の
ルーチンを終了する(エンジン制御を続行する)。他
方、ステップS63でT2≧T20であると判定された場
合は(YES)、スモールリークの有無の判定を下すべ
き時点に達しているので、ステップS64で、現時点に
おけるタンク内圧Pと前記の初期圧P2の差圧(P−
2)がしきい値ΔP20以上であるか否かが判定され
る。ここで、(P−P2)<ΔP20であれば(NO)、
蒸発燃料回収系統内の負圧は維持されているので、ステ
ップS65でスモールリークはないものと判定(正常判
定)される。この後、ステップS67でスモールリーク
フラグFS/Lが0にリセットされる。
【0097】他方、ステップS64で、(P−P2)≧
ΔP20であると判定された場合は(YES)、蒸発燃料
回収系統に空気が漏れ込んでいるので、スモールリーク
があるものと判定(異常判定)され、ワーニング(警
報)が出力される。この後、ステップS67でスモール
リークフラグFS/Lが0にリセットされる。
【0098】以下、触媒モニタルーチン(ステップS6
8〜S77)を説明する。この触媒モニタルーチンで
は、まずステップS68で、触媒モニタ条件が成立して
いるか否かが判定される。ここで、触媒モニタ条件とし
ては、例えば、両O2センサ28、29が活性化されてい
ること、エンジン水温Twが所定値以上であること、蒸
発燃料回収系統に故障がないことなどがあげられる。そ
して、触媒モニタ条件が成立していれば(YES)、ス
テップS69で上流側O2センサ28の反転比検出期間
内におけるリッチ・リーンの反転回数Aがカウントさ
れ、続いてステップS70で下流側O2センサ29の反
転比検出期間内におけるリッチ・リーンの反転回数Bが
カウントされる。
【0099】次に、ステップS71で、上流側O2セン
サ28の反転回数Aが所定の基準値A0以上であるか否
かが判定される。なお、基準値A0は、例えば、カウン
ト時間が反転比検出期間に一致するような値に設定され
る。そして、ステップS71でA<A0であると判定さ
れた場合は(NO)、まだ反転比を算出することができ
ないので、ステップS77にスキップしてスモールリー
クフラグFS/Lが1であるか否かが判定される。ここ
で、FS/L≠1であれば(NO)、今回のルーチンを終
了する。他方、FS/L≠1であれば(YES)、触媒温
度上昇ルーチンのステップS58にスキップする。これ
は、触媒温度上昇モード開始後、短時間でこのモードが
終了したときでも、スモールリーク判定プロセスが終了
していなければ該スモールリーク判定を継続させるため
である。
【0100】他方、ステップS71でA≧A0であると
判定された場合は(YES)、反転比を算出することが
可能な状態となっているので、ステップS72で反転比
HR(=A/B)が算出される。続いて、ステップS7
3で、反転比HRが所定値(劣化判定しきい値)以上で
あるか否かが判定される。ここで、反転比HRが所定値
以上であれば(YES)、ステップS74で三元触媒が
正常であると判定される。他方、ステップS73で、反
転比HRが所定値未満であると判定された場合は(N
O)、ステップS75で三元触媒が異常であると判定さ
れ、ワーニング(警報)が出力される。この後、ステッ
プS76で判定終了フラグFmfに1がセットされ、今
回のルーチンを終了する。なお、判定終了フラグFmf
は、触媒モニタが終了したときに1がセットされるフラ
グである。
【0101】この実施の形態においては、蒸発燃料回収
系統の異常判定を、車両運転開始後において、エンジン
1が最初に運転される際にこの運転期間中に実行できる
ようにしている。しかしながら、このようにせず、車両
運転開始後にエンジン1の暖機運転を実行し(エンジン
水温が所定温度以上となるまでエンジン1を運転させ
る)、所定の短い時間だけエンジン1を停止させた後、
エンジン1を強制始動させて、蒸発燃料回収系統の異常
判定を実行するようにしてもよい。
【0102】なお、この実施の形態のハイブリッド車W
はクラッチ6を有し、車両走行状態に応じてクラッチ6
を接続・解放(遮断)制御するようにしているが、この
ようにせず、エンジン1と駆動モータ2とを直結する
か、あるいは変速機構を介して直結するように構成した
ハイブリッド車においても、この実施の形態の故障診断
装置は適応可能である。
【0103】以上、この故障診断手法によれば、ハイブ
リッド車Wないしはエンジン1の燃費性能を大幅に高め
つつ、蒸発燃料回収系統の異常及び三元触媒(排気ガス
浄化触媒)の劣化を的確かつ容易に判定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態にかかるハイブリッド車
の概略構成を示す模式図である。
【図2】 図1に示すハイブリッド車のエンジン及びそ
の燃料系統のシステム構成図である。
【図3】 図1に示すハイブリッド車の発進時又は低負
荷定常走行時における駆動形態を示す模式図である。
【図4】 図1に示すハイブリッド車の急発進時、急加
速時又は高負荷定常走行時における駆動形態を示す模式
図である。
【図5】 図1に示すハイブリッド車のエンジン起動時
における駆動形態を示す模式図である。
【図6】 図1に示すハイブリッド車の減速時における
駆動形態を示す模式図である。
【図7】 図1に示すハイブリッド車の中負荷定常走行
時における駆動形態を示す模式図である。
【図8】 図1に示すハイブリッド車の停車充電時にお
ける駆動形態を示す模式図である。
【図9】 蒸発燃料回収系統の故障診断時における各種
状態を示すタイムチャートである。
【図10】 O2センサの出力反転の様子を示す図であ
る。
【図11】 出力反転回数比と浄化率との関係の、排気
ガス量に対する依存性を示す図である。
【図12】 蒸発燃料回収系統及び排気ガス浄化触媒の
故障診断にかかる運転モード設定ルーチンのフローチャ
ートの一部である。
【図13】 蒸発燃料回収系統及び排気ガス浄化触媒の
故障診断にかかる運転モード設定ルーチンのフローチャ
ートの一部である。
【図14】 蒸発燃料回収系統及び排気ガス浄化触媒の
故障診断にかかる運転モード設定ルーチンのフローチャ
ートの一部である。
【図15】 エンジン制御ルーチンのフローチャートの
一部である。
【図16】 エンジン制御ルーチンのフローチャートの
一部である。
【図17】 エンジン制御ルーチンのフローチャートの
一部である。
【図18】 エンジン制御ルーチンのフローチャートの
一部である。
【図19】 基本運転モードの、車速及びアクセル開度
に対する特性を示す図である。
【図20】 故障モニタを行った場合における車速及び
エンジン負荷の時間に対する変化特性を示すタイムチャ
ートである。
【符号の説明】
W…ハイブリッド車、1…エンジン、2…駆動モータ、
3…バッテリ、4…エンジンモータ、5…トルクコンバ
ータ、6…クラッチ、7…自動変速機、8…差動機構、
9…左側の駆動輪、10…右側の駆動輪、11…ギヤト
レイン、12…排気通路、13…触媒コンバータ、14
…システムコントローラ、15…電力コントローラ、1
6…アクセルペダル、17…ブレーキペダル、20…吸
気通路、21…共通吸気通路、22…エアクリーナ、2
3…エアフローセンサ、24…スロットル弁、25…サ
ージタンク、26…独立吸気通路、27…燃料噴射弁、
28…上流側O2センサ、29…下流側O2センサ、31
…燃料タンク、32…燃料ポンプ、33…燃料供給通
路、34…燃料還流通路、35…燃料フィルタ、36…
プレッシャレギュレータ、37…パージ通路、38…キ
ャニスタ、39…圧力センサ、40…制御弁、41…ロ
ールオーバーバルブ、43…パージ弁、44…大気開放
通路、45…大気開放弁、46…エアフィルタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今田 道宏 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 西岡 太 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 小林 明宏 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 Fターム(参考) 3G084 AA00 BA09 BA24 BA27 CA00 CA03 CA09 DA02 DA04 DA27 DA28 EA11 EB02 EB11 EB22 EC03 FA00 FA07 FA18 FA20 FA27 FA29 FA33 FA36 3G093 AA07 BA04 BA19 BA21 BA22 CA00 CA05 CA09 CA12 CB00 DA00 DA01 DA02 DA04 DA05 DA09 DA12 DA14 DB05 DB10 DB23 EA04 EA09 FA04 FA11 FB00 3G301 HA00 HA01 HA14 JA02 JA08 JB09 KA06 KA23 KB02 LA03 LB01 MA01 MA11 NA06 NA08 NB11 NC02 ND01 NE14 NE23 PA01Z PA11Z PA18Z PB00B PB00Z PB09Z PD09A PD09Z PD12Z PE01Z PE08Z PF00Z PF01Z PF06Z PF16Z PG00Z

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ駆動輪を駆動することができる
    エンジンと電動式の駆動モータとが設けられ、車両運転
    状態に応じて上記駆動輪の駆動形態を変更しつつ走行す
    るようになっているハイブリッド車の故障診断装置であ
    って、 燃料タンクと、該燃料タンクと上記エンジンの吸気通路
    とを連通する蒸発燃料回収通路とを備えた蒸発燃料回収
    系統と、 上記吸気通路内の負圧を上記蒸発燃料回収系統に導入
    し、該負圧導入による上記蒸発燃料回収系統内の圧力変
    化に基づいて、上記蒸発燃料回収系統の異常判定を行う
    異常判定手段と、 車両運転開始後において上記エンジンが最初のエンジン
    運転中に上記異常判定手段が上記蒸発燃料回収系統の異
    常判定を実行できるよう、上記エンジンを異常判定に適
    した所定の異常判定運転状態で運転させる異常判定制御
    手段とが設けられていることを特徴とするハイブリッド
    車の故障診断装置。
  2. 【請求項2】 上記異常判定運転状態が、上記エンジン
    が中回転・中負荷領域で運転される状態であることを特
    徴とする請求項1に記載のハイブリッド車の故障診断装
    置。
  3. 【請求項3】 エンジン温度が所定の基準温度より高い
    ときに実空燃比が目標空燃比となるよう、上記エンジン
    への燃料供給量をフィードバック制御する空燃比制御手
    段が設けられていて、 上記異常判定運転状態が、上記空燃比制御手段によるフ
    ィードバック制御が実行可能な状態であることを特徴と
    する請求項1又は2に記載のハイブリッド車の故障診断
    装置。
  4. 【請求項4】 上記エンジンが、車両高負荷運転時又は
    バッテリ充電量減少時に運転されるようになっているこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のハ
    イブリッド車の故障診断装置。
  5. 【請求項5】 上記エンジンが、上記運転時には高効率
    となるように制御されることを特徴とする請求項4に記
    載のハイブリッド車の故障診断装置。
  6. 【請求項6】 上記エンジンが上記異常判定運転状態に
    ある場合において車両高負荷運転が検出されたときに
    は、上記異常判定運転状態が維持されることを特徴とす
    る請求項4又は5に記載のハイブリッド車の故障診断装
    置。
  7. 【請求項7】 上記異常判定制御手段が、車両運転開始
    後において所定期間内に上記エンジンの運転を強制的に
    開始させて異常判定を行うようになっていることを特徴
    とする請求項1〜6のいずれか1つに記載のハイブリッ
    ド車の故障診断装置。
  8. 【請求項8】 上記異常判定制御手段が、車両運転中に
    車両高負荷運転が検出されたときには上記エンジンに高
    効率運転を開始させる一方、上記車両高負荷運転が終了
    した場合でも、エンジン温度が上記所定の基準温度とな
    るまで上記エンジンに運転を継続させて異常判定を行う
    ようになっていることを特徴とする請求項3〜7のいず
    れか1つに記載のハイブリッド車の故障診断装置。
  9. 【請求項9】 上記エンジンの排気ガスを浄化する排気
    ガス浄化触媒と、該排気ガス浄化触媒の劣化判定を行う
    触媒劣化判定手段とが設けられ、 上記触媒劣化判定手段が、上記異常判定制御手段による
    上記蒸発燃料回収系統への負圧の導入が終了した後も上
    記エンジンに運転を継続させ、上記排気ガス浄化触媒の
    温度が所定温度以上となった後で劣化判定を行うように
    なっていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1
    つに記載のハイブリッド車の故障診断装置。
  10. 【請求項10】 エンジン出力を電力に変換することが
    できるエンジンモータとバッテリとが設けられ、 上記エンジンモータが、上記異常判定制御手段によって
    異常判定が行われているときに、エンジン出力を電力に
    変換して上記バッテリを充電するようになっていること
    を特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載のハイ
    ブリッド車の故障診断装置。
  11. 【請求項11】 それぞれ駆動輪を駆動することができ
    るエンジンと電動式の駆動モータとが設けられ、車両運
    転状態に応じて上記駆動輪の駆動形態を変更しつつ走行
    するようになっているハイブリッド車の故障診断装置で
    あって、 燃料タンクと、該燃料タンクと上記エンジンの吸気通路
    とを連通する蒸発燃料回収通路とを備えた蒸発燃料回収
    系統と、 上記吸気通路内の負圧を上記蒸発燃料回収系統に導入
    し、該負圧導入による上記蒸発燃料回収系統内の圧力変
    化に基づいて、上記蒸発燃料回収系統の異常判定を行う
    異常判定手段と、 車両高負荷運転時、又は上記駆動モータに電力を供給す
    るバッテリのバッテリ充電量減少時に、上記エンジンを
    高効率となるように制御する車両運転制御手段と、 上記車両運転制御手段によるエンジンの高効率運転中に
    おいて、所定のエンジン運転状態が検出されたときに
    は、上記エンジンを該高効率運転よりも異常判定に適し
    た所定の異常判定運転状態で運転させる異常判定制御手
    段とが設けられていることを特徴とするハイブリッド車
    の故障診断装置。
  12. 【請求項12】 上記所定のエンジン運転状態が、上記
    エンジンの暖機運転完了後の運転状態であることを特徴
    とする請求項11に記載のハイブリッド車の故障診断装
    置。
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