JP2009046076A - 自動車およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関からの排気を内燃機関の吸気系に供給する排気供給装置を備える自動車において、内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出センサの異常診断を行なう際にエミッションが悪化するのを抑制することや排気系状態検出センサの異常診断を行なっているときでも走行に要求される要求駆動力に基づいて走行する。
【解決手段】酸素センサの異常診断を行なう条件が成立してその指示がなされたときには、ＥＧＲバルブを閉じてＥＧＲ装置によりエンジンからの排気が吸気系に供給されない状態にし（Ｓ２１０）、空燃比をリーン側やリッチ側に変動させたときの酸素センサの出力電圧に基づいて酸素センサの異常診断を行なう（Ｓ２２０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車およびその制御方法に関する。

従来、この種の自動車としては、エンジンの排気ポートに排気マニホールドを介して接続された排気管に酸素センサが取り付けられ、酸素センサの劣化診断を行なう条件が成立したときに空燃比をリッチ側やリーン側に変動させて酸素センサの異常診断を行なうものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２２００５１号公報

ところで、エンジンからの排気をそのエンジンの吸気系に供給する排気供給装置を備える自動車では、排気供給装置により排気を吸気系に供給している状態で酸素センサの異常診断を行なうと、異常診断のための空燃比の変動以上に実際の空燃比が変動し、エミッションの悪化を招くことがある。

また、エンジンからの動力とモータからの動力とを用いて走行する自動車では、モータからの動力だけで走行している最中にエンジンが始動されて酸素センサの異常診断が行なわれることがあるが、このときでも運転者の操作に応じて走行できるようにすることが望ましい。

本発明の自動車およびその制御方法は、内燃機関からの排気を内燃機関の吸気系に供給する排気供給装置を備える自動車において、内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出センサの異常診断を行なう際にエミッションが悪化するのを抑制することや排気系状態検出センサの異常診断を行なっているときでも走行に要求される要求駆動力に基づいて走行することを主目的とする。

本発明の自動車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の自動車は、
内燃機関からの動力と電動機からの動力とを用いて走行する自動車であって、
前記内燃機関からの排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、
前記内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたとき、前記内燃機関を前記排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止した状態で空燃比の増減を伴った所定の運転状態としたときの前記排気系状態検出手段により検出される検出値に基づいて該排気系状態検出手段の異常診断を行なうと共に前記要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記電動機から出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電動機と前記排気供給手段とを制御する異常診断時制御手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の自動車では、内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたときには、内燃機関を排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止した状態で空燃比の増減を伴った所定の運転状態としたときの排気系状態検出手段により検出される検出値に基づいて排気系状態検出手段の異常診断を行なうと共に走行用により要求される要求駆動力に基づく駆動力が電動機から出力されて走行するよう内燃機関と電動機と排気供給手段とを制御する。したがって、排気系状態検出手段の異常診断の指示がなされたときに、排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止することなく排気系状態検出手段の異常診断を行なうものに比して排気系状態検出手段の異常診断を行なう際のエミッションの悪化を抑制することができる。もとより、排気系状態検出手段の異常診断を行なっているときでも、要求駆動力に基づく駆動力を電動機から出力して走行することができる。

こうした本発明の自動車において、前記異常診断時制御手段は、前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたとき、前記内燃機関の燃焼が安定している条件が成立したときに前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう手段であるものとすることもできる。これは、内燃機関の燃焼が安定していないと、排気系状態検出手段の異常診断において、排気系状態検出手段が正常であるにも拘わらず、内燃機関の燃焼が不安定なことによる排気系状態検出手段の検出値の異常によって排気系状態検出手段が異常であると判定されてしまうおそれがあるためである。

また、本発明の自動車において、前記排気系状態検出手段は、触媒が設けられた前記内燃機関の排気系における該触媒の下流側に取り付けられ、該触媒を通過後の排気の酸素濃度に基づく検出値を出力する酸素センサであるものとすることもできる。

さらに、本発明の自動車において、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段を備えるものとすることもできる。この場合、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段であるものとすることもできる。

本発明の自動車の制御方法は、
走行用の動力を出力する内燃機関と、走行用の動力を出力する電動機と、前記内燃機関からの排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、前記内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出手段と、を備える自動車の制御方法であって、
前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたとき、前記内燃機関を前記排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止した状態で空燃比の増減を伴った所定の運転状態としたときの前記排気系状態検出手段により検出される検出値に基づいて該排気系状態検出手段の異常診断を行なうと共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記電動機から出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電動機と前記排気供給手段とを制御する、
ことを特徴とする。

この本発明の自動車の制御方法では、内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたときには、内燃機関を排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止した状態で空燃比の増減を伴った所定の運転状態としたときの排気系状態検出手段により検出される検出値に基づいて排気系状態検出手段の異常診断を行なうと共に走行用により要求される要求駆動力に基づく駆動力が電動機から出力されて走行するよう内燃機関と電動機と排気供給手段とを制御する。したがって、排気系状態検出手段の異常診断の指示がなされたときに、排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止することなく排気系状態検出手段の異常診断を行なうものに比して排気系状態検出手段の異常診断を行なう際のエミッションの悪化を抑制することができる。もとより、排気系状態検出手段の異常診断を行なっているときでも、要求駆動力に基づく駆動力を電動機から出力して走行することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに取り付けられた減速ギヤ３５と、この減速ギヤ３５に接続されたモータＭＧ２と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット７０とを備える。

エンジン２２は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ１２２により清浄された空気をスロットルバルブ１２４を介して吸入すると共に燃料噴射弁１２６からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ１２８を介して燃料室に吸入し、点火プラグ１３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン１３２の往復運動をクランクシャフト２６の回転運動に変換する。エンジン２２からの排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ），窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化装置（三元触媒）１３４を介して外気へ排出される。この浄化装置１３４の後段には、排気を吸気側に供給するＥＧＲ管１５２と、吸気側に供給する排気の供給量を調節するＥＧＲバルブ１５４とを備え、ＥＧＲバルブ１５４の開閉により、エンジン２２は、不燃焼ガスとしての排気を吸入側に供給して空気と排気とガソリンの混合気を燃焼室に吸引することができるようになっている。実施例の排気供給手段としては、ＥＧＲ管１５２やＥＧＲバルブ１５４が相当する。以下、この排気供給手段に相当するものをＥＧＲ装置という。また、浄化装置１３４の上流側には空燃比センサ１３５ａが取り付けられ、浄化装置１３４の下流側には酸素センサ１３５ｂが取り付けられている。空燃比センサ１３５ａは、実施例では、図示しないジルコニア固体電解質を二つの電極で挟持してなる周知のセンサとして構成されており、所定電圧（例えば０．４Ｖなど）を印加したときにエンジン２２の混合気の空燃比に応じて限界電流としての出力電流Ｉａｆが略線形に変化するものを用いるものとした。酸素センサ１３５ｂは、実施例では、図示しないジルコニア固体電解質を二つの極で挟持してなる周知のセンサとして構成されており、空燃比がリーンかリッチかに応じて出力電圧Ｖｏが大きく変化するもの（例えば、空燃比がリッチ側のときに約０．９Ｖ，リーン側のときに約０．１Ｖを出力するもの）を用いるものとした。

エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）２４により制御されている。エンジンＥＣＵ２４は、ＣＰＵ２４ａを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ２４ａの他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ２４ｂと、データを一時的に記憶するＲＡＭ２４ｃと、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号、クランクシャフト２６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションやエンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサ１４２からの冷却水温θｗ，燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Ｐｉｎ，燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブ１２８や排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ１４４からのカムポジション，スロットルバルブ１２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ１４６からのスロットルポジション，吸気管に取り付けられたエアフローメータ１４８からのエアフローメータ信号，同じく吸気管に取り付けられた温度センサ１４９からの吸気温，浄化装置１３４の三元触媒の温度１３４ａを検出する温度センサ１３４ａからの触媒温度θｃ，空燃比センサ１３５ａからの出力電流Ｉａｆ，酸素センサ１３５ｂからの出力電圧Ｖｏ，ＥＧＲ管１５２内のＥＧＲガスの温度を検出する温度センサ１５６からのＥＧＲガス温度などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁１２６への駆動信号や、スロットルバルブ１２４のポジションを調節するスロットルモータ１３６への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル１３８への制御信号、吸気バルブ１２８の開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構１５０への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ２４は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によりエンジン２２を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２２の運転状態に関するデータを出力する。なお、エンジンＥＣＵ２４は、クランクポジションセンサ１４０からのクランクポジションに基づいてクランクシャフト２６の回転数、即ちエンジン２２の回転数Ｎｅも演算している。

動力分配統合機構３０は、外歯歯車のサンギヤ３１と、このサンギヤ３１と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２と、サンギヤ３１に噛合すると共にリングギヤ３２に噛合する複数のピニオンギヤ３３と、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４とを備え、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構３０は、キャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはリングギヤ軸３２ａを介して減速ギヤ３５がそれぞれ連結されており、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力をサンギヤ３１側とリングギヤ３２側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ１が電動機として機能するときにはキャリア３４から入力されるエンジン２２からの動力とサンギヤ３１から入力されるモータＭＧ１からの動力を統合してリングギヤ３２側に出力する。リングギヤ３２に出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０およびデファレンシャルギヤ６２を介して、最終的には車両の駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

モータＭＧ１およびモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ５０と電力のやりとりを行なう。インバータ４１，４２とバッテリ５０とを接続する電力ライン５４は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ５０は、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ５０は充放電されない。モータＭＧ１，ＭＧ２は、いずれもモータ用電子制御ユニット（以下、モータＥＣＵという）４０により駆動制御されている。モータＥＣＵ４０には、モータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流などが入力されており、モータＥＣＵ４０からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力されている。モータＥＣＵ４０は、ハイブリッド用電子制御ユニット７０と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。なお、モータＥＣＵ４０は、回転位置検出センサ４３，４４からの信号に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２の回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２も演算している。

バッテリ５０は、バッテリ用電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）５２によって管理されている。バッテリＥＣＵ５２には、バッテリ５０を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧，バッテリ５０の出力端子に接続された電力ライン５４に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流，バッテリ５０に取り付けられた温度センサ５１からの電池温度Ｔｂなどが入力されており、必要に応じてバッテリ５０の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット７０に出力する。また、バッテリＥＣＵ５２は、バッテリ５０を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量（ＳＯＣ）を演算したり、演算した残容量（ＳＯＣ）と電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ５０を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算している。なお、バッテリ５０の入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔは、電池温度Ｔｂに基づいて入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値を設定し、バッテリ５０の残容量（ＳＯＣ）に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。

ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０からは、警告灯８９への点灯信号などが出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、前述したように、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と通信ポートを介して接続されており、エンジンＥＣＵ２４やモータＥＣＵ４０，バッテリＥＣＵ５２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。

こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０は、運転者によるアクセルペダル８３の踏み込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるように、エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２とが運転制御される。エンジン２２とモータＭＧ１とモータＭＧ２の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にエンジン２２から出力される動力のすべてが動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによってトルク変換されてリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ５０の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン２２から出力されるようにエンジン２２を運転制御すると共にバッテリ５０の充放電を伴ってエンジン２２から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とモータＭＧ２とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ１およびモータＭＧ２を駆動制御する充放電運転モード、エンジン２２の運転を停止してモータＭＧ２からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸３２ａに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。

次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の動作、特に酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう際の動作について説明する。図３はハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される異常診断時制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４はエンジンＥＣＵ２４により実行される異常診断処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。以下、まず、図３の異常診断時制御ルーチンについて説明し、その後、図４の異常診断処理ルーチンについて説明する。図３の異常診断時制御ルーチンは、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうための条件（例えば、イグニッションスイッチ８０がオンされてからエンジン２２が初めて始動されたときに成立する条件など）が成立してから図４の異常診断処理ルーチンが完了するまで所定時間毎（例えば数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

異常診断時制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや車速センサ８８からの車速Ｖなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。

こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪６３ａ，６３ｂに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力すべき要求トルクＴｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。要求トルクＴｒ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出して設定するものとした。図５に要求トルク設定用マップの一例を示す。

続いて、エンジン２２がアイドル運転されるようアイドル運転指令をエンジンＥＣＵ２４に送信すると共に（ステップＳ１２０）、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定する（ステップＳ１３０）。そして、要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したものをモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に設定し（ステップＳ１４０）、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信して（ステップＳ１５０）、異常診断時駆動制御ルーチンを終了する。アイドル運転指令を受信したエンジンＥＣＵ２４は、エンジン２２がアイドル運転されるようエンジン２２における吸入空気量制御や燃料噴射制御，点火制御などの制御を行なう。例えば、燃料噴射制御については、エンジン２２をアイドル運転させるための基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐが設定された目標燃料噴射量Ｑｆ＊に応じた時間の燃料噴射が行なわれるよう燃料噴射弁１２６を駆動制御する。また、トルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を受信したモータＥＣＵ４０は、トルク指令Ｔｍ１＊でモータＭＧ１が駆動されると共にトルク指令Ｔｍ２＊でモータＭＧ２が駆動されるようインバータ４１，４２のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、要求トルクＴｒ＊に基づくトルクを駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。

次に、図４の異常診断処理ルーチンについて説明する。このルーチンは、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう条件が成立したときに実行される。異常診断処理ルーチンが実行されると、エンジンＥＣＵ２４のＣＰＵ２４ａは、まず、エンジン２２の燃焼が安定していると推定できる燃焼安定推定状態であるか否かを判定し（ステップＳ２００）、燃焼安定推定状態でない判定されたときには、燃焼安定推定状態であると判定されるまで待つ。ここで、燃焼安定推定状態であるか否かの判定は、例えば、エンジン２２が始動されてから所定時間（例えば、３分や５分など）が経過しているか否かを調べることにより行なったり、水温センサ１４２からの冷却水温θｗを調べることにより行なったりすることができる。このステップＳ２１０の処理を行なうのは、エンジン２２の燃焼が安定していないと、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうときに、酸素センサ１３５ｂが正常であるにも拘わらず、エンジン２２の燃焼が不安定なことによる酸素センサ１３５ｂの検出値の異常によって酸素センサ１３５ｂが異常であると判定されてしまうおそれがあるためである。

こうして燃焼安定推定状態であると判定されると、ＥＧＲバルブ１５４を閉じる（ステップＳ２１０）。この処理は、ＥＧＲ装置によるエンジン２２からの排気の吸気系への供給を停止する処理である。そして、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう（ステップＳ２２０）。実施例では、前述したように、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう条件が成立したときには、エンジン２２をアイドル運転するものとしたから、酸素センサ１３５ｂの異常診断は、例えば、エンジン２２をアイドル運転させるための基本燃料噴射量Ｑｆｔｍｐに対して空燃比をリッチ側やリーン側に変動させるための補正係数ｋを乗じた目標燃料噴射量Ｑｆ＊（＝Ｑｆｔｍｐ・ｋ）に応じた時間の燃料噴射が行なわれるよう燃料噴射制御を行ない、この燃料噴射制御に対応して酸素センサ１３５ｂからの出力電圧Ｖｏが変動しているか否かを調べることにより行なうことができる。実施例では、空燃比がリッチ側となるよう燃料噴射制御を行なったときに酸素センサ１３５ｂからの出力電圧Ｖｏが約０．９Ｖとなり、空燃比がリーン側となるよう燃料噴射制御を行なったときに酸素センサ１３５ｂからの出力電圧Ｖｏが約０．１Ｖとなったときには、酸素センサ１３５ｂは正常であると判定し、空燃比がリッチ側となるよう燃料噴射制御を行なったときに酸素センサ１３５ｂからの出力電圧Ｖｏが約０．９Ｖとならないときや、空燃比がリーン側となるよう燃料噴射制御を行なったときに酸素センサ１３５ｂからの出力電圧Ｖｏが約０．１Ｖとならないときには、酸素センサ１３５ｂは異常であると判定するものとした。このように酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうときに、実施例では、ＥＧＲバルブ１５４を閉じてエンジン２２からの排気を吸気系に供給しないようにしたから、ＥＧＲバルブ１５４を開けてエンジン２２からの排気を吸気系に供給するものに比して酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうときに必要以上に空燃比がリーン側やリッチ側に変動してエミッションが悪化するのを抑制することができる。

こうして酸素センサ１３５ｂの異常診断が完了すると、異常診断の結果を調べ（ステップＳ２３０）、酸素センサ１３５ｂが正常であると判定されたときにはそのまま所定時間が経過するのを待って（ステップＳ２５０）、異常診断処理ルーチンを終了し、酸素センサ１３５ｂが異常であると判定されたときには警告灯８９を点灯し（ステップＳ２４０）、所定時間が経過するのを待って（ステップＳ２５０）、異常診断処理ルーチンを終了する。ここで、所定時間は、酸素センサ１３５ｂの異常診断が完了してから空燃比がある程度安定するまでに要する時間であり、例えば、３秒や４秒などを用いることができる。こうして異常診断処理ルーチンを終了すると、走行状態に基づいて設定されるエンジン２２の目標運転状態（目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊）に基づいて必要に応じてＥＧＲバルブ１５４を開閉してエンジン２２からの排気を吸気系に供給する。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう条件が成立してその指示がなされたときに、ＥＧＲバルブ１５２を閉じてＥＧＲ装置によりエンジン２２からの排気が吸気系に供給されない状態にして空燃比をリーン側やリッチ側に変動させたときの酸素センサ１３５ｂの出力電圧Ｖｏに基づいて酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうから、ＥＧＲバルブ１５２を閉じることなく酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうものに比して酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なっているときのエミッションの悪化を抑制することができる。しかも、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう条件が成立したときには、要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２を制御するから、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なっているときでも要求トルクＴｒ＊に基づくトルクをリングギヤ軸３２ａに出力して走行することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう条件が成立したときにエンジンＥＣＵ２４により図４の異常診断処理ルーチンを実行して酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうものとしたが、温度センサ１３４ａや空燃比センサ１３５ａの異常診断を行なう条件が成立したときでも、図４の異常診断処理ルーチンと同様にＥＧＲバルブ１５４を閉じた状態で温度センサ１３４ａや空燃比センサ１３５ａの異常診断を行なうものとしてもよい。この場合、温度センサ１３４ａの異常診断は、例えば、空燃比をリッチ側やリーン側に変動させたときの温度センサ１３４ａの検出値（触媒温度θｃ）の時間変化の様子に基づいて行なうことができ、空燃比センサ１３５ａの異常診断は、例えば、空燃比をリッチ側やリーン側に変動させたときの空燃比センサ１３５ａの検出値（出力電流Ｉａｆ）の時間変化の様子に基づいて行なうことができる。なお、これらの場合、ハイブリッド用電子制御ユニット７０は、実施例と同様に、図３の異常診断時制御ルーチンを実行するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２をアイドル運転するものとしたが、エンジン２２からトルクを出力させるものとしてもよい。この場合、エンジン２２から動力分配統合機構３０を介してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクと、モータＭＧ２から減速ギヤ３５を介してリングギヤ軸３２ａに出力されるトルクと、により要求トルクＴｒ＊に対応するトルクがリングギヤ軸３２ａに出力されるようエンジン２２やモータＭＧ１，ＭＧ２を制御すればよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、減速ギヤ３５を介して駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ３５に代えて２段変速や３段変速，４段変速などの変速機を介してリングギヤ軸３２ａにモータＭＧ２を取り付けるものとしても構わない。

実施例のハイブリッド自動車２０では、モータＭＧ２の動力を減速ギヤ３５により変速してリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図６の変形例のハイブリッド自動車１２０に例示するように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪６３ａ，６３ｂが接続された車軸）とは異なる車軸（図６における車輪６４ａ，６４ｂに接続された車軸）に接続するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン２２の動力を動力分配統合機構３０を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに出力するものとしたが、図７の変形例のハイブリッド自動車２２０に例示するように、エンジン２２のクランクシャフト２６に接続されたインナーロータ２３２と駆動輪６３ａ，６３ｂに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ２３４とを有し、エンジン２２の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機２３０を備えるものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２と動力分配統合機構３０とモータＭＧ１，ＭＧ２とを備えるハイブリッド自動車２０について説明したが、これに限定されるものではなく、内燃機関からの動力と電動機からの動力とを用いて走行する自動車であれば如何なるものとしてもよい。

また、こうした自動車の形態として用いるものに限定されるものではなく、自動車の制御方法の形態として用いるものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータＭＧ２が「電動機」に相当し、ＥＧＲ管１５２とＥＧＲバルブ１５４とが「排気供給手段」に相当し、酸素センサ１３５ｂが「排気系状態検出手段」に相当し、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定する図３の異常診断時制御ルーチンのステップＳ１１０の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０が「要求駆動力設定手段」に相当し、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう条件が成立してその指示がなされたときに、エンジン２２のアイドル運転指令をエンジンＥＣＵ２４に送信し、モータＭＧ１のトルク指令Ｔｍ１＊に値０を設定すると共にモータＭＧ２のトルク指令Ｔｍ２＊に要求トルクＴｒ＊を減速ギヤ３５のギヤ比Ｇｒで除したもの（Ｔｒ＊／Ｇｒ）を設定してトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊をモータＥＣＵ４０に送信する図３の異常診断時制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット７０と酸素センサ１３５ｂの異常診断の指示がなされたときに、エンジン２２が燃焼安定推定状態であると判定されるのを待ってＥＧＲバルブ１５２を閉じてＥＧＲ装置によりエンジン２２からの排気が吸気系に供給されない状態にして空燃比をリーン側やリッチ側に変動させたときの酸素センサ１３５ｂの出力電圧Ｖｏに基づいて酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう図４の異常診断処理ルーチンを実行すると共にハイブリッド用電子制御ユニット７０からのアイドル運転指令に基づいてエンジン２２を制御するエンジンＥＣＵ２４とトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊に基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２を制御するモータＥＣＵ４０とが「異常診断時制御手段」に相当する。また、温度センサ１３４ａや空燃比センサ１３５ａも「排気系状態検出手段」に相当する。さらに、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とが「電力動力入出力手段」に相当し、モータＭＧ１が「発電機」に相当し、動力分配統合機構３０が「３軸式動力入出力手段」に相当する。あるいは、対ロータ電動機２３０も「電力動力入出力手段」に相当する。

ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ２に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「排気供給手段」としては、ＥＧＲ管１５２やＥＧＲバルブ１５４に限定されるものではなく、内燃機関からの排気を内燃機関の吸気系に供給するものであれば如何なるものとしても構わない。「排気系状態検出手段」としては、酸素センサ１３５ｂに限定されるものではなく、温度センサ１３４ａや酸素センサ１３５ｂなど、内燃機関の排気系の状態を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求駆動力設定手段」としては、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて要求トルクＴｒ＊を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Ａｃｃだけに基づいて要求トルクを設定するものや走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものなど、走行に要求される要求駆動力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「異常診断時制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット７０とエンジンＥＣＵ２４とモータＥＣＵ４０とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なう条件が成立してその指示がなされたときに、ＥＧＲバルブ１５２を閉じてＥＧＲ装置によりエンジン２２からの排気が吸気系に供給されない状態にして空燃比をリーン側やリッチ側に変動させたときの酸素センサ１３５ｂの出力電圧Ｖｏに基づいて酸素センサ１３５ｂの異常診断を行なうと共に要求トルクＴｒ＊がリングギヤ軸３２ａに出力されるようモータＭＧ２を制御するものに限定されるものではなく、排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたとき、内燃機関を排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止した状態で空燃比の増減を伴った所定の運転状態としたときの排気系状態検出手段により検出される検出値に基づいて排気系状態検出手段の異常診断を行なうと共に要求駆動力に基づく駆動力が電動機から出力されて走行するよう内燃機関と電動機と排気供給手段とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。「電力動力入出力手段」としては、動力分配統合機構３０とモータＭＧ１とを組み合わせたものや対ロータ電動機２３０に限定されるされるものではなく、車軸に連結された駆動軸に接続されると共に駆動軸とは独立に回転可能に内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って駆動軸と出力軸とに動力を入出力可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータＭＧ１に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「３軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構３０に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて４以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、駆動軸と出力軸と発電機の回転軸との３軸に接続され３軸のうちのいずれかに軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 エンジン２２の構成の概略を示す構成図である。 実施例のハイブリッド用電子制御ユニット７０により実行される異常診断時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例のエンジンＥＣＵ２４により実行される異常診断処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 要求トルク設定用マップの一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車１２０の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車２２０の構成の概略を示す構成図である。

符号の説明

２０，１２０，２２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２４ エンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）、２４ａ ＣＰＵ、２４ｂ ＲＯＭ、２４ｃ ＲＡＭ、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、３５ 減速ギヤ、４０ モータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、５０ バッテリ、５１ 温度センサ、５２ バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、５４ 電力ライン、６０ ギヤ機構、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、６４ａ，６４ｂ 車輪、７０ ハイブリッド用電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＯＭ、７６ ＲＡＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、８９ 警告灯、１２２ エアクリーナ、１２４ スロットルバルブ、１２６ 燃料噴射弁、１２８ 吸気バルブ、１３０ 点火プラグ、１３２ ピストン、１３４ 浄化装置、１３４ａ 温度センサ、１３５ａ 空燃比センサ、１３５ｂ 酸素センサ、１３６，スロットルモータ、１３８ イグニッションコイル、１４０ クランクポジションセンサ、１４２ 水温センサ、１４３ 圧力センサ、１４４ カムポジションセンサ、１４６ スロットルバルブポジションセンサ、１４８ エアフローメータ、１４９ 温度センサ、１５０ 可変バルブタイミング機構、２３０ 対ロータ電動機、２３２ インナーロータ ２３４ アウターロータ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 内燃機関からの動力と電動機からの動力とを用いて走行する自動車であって、
   前記内燃機関からの排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、
   前記内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出手段と、
   走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
   前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたとき、前記内燃機関を前記排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止した状態で空燃比の増減を伴った所定の運転状態としたときの前記排気系状態検出手段により検出される検出値に基づいて該排気系状態検出手段の異常診断を行なうと共に前記要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記電動機から出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電動機と前記排気供給手段とを制御する異常診断時制御手段と、
   を備える自動車。
2. 前記異常診断時制御手段は、前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたとき、前記内燃機関の燃焼が安定している条件が成立したときに前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう手段である請求項１記載の自動車。
3. 前記排気系状態検出手段は、触媒が設けられた前記内燃機関の排気系における該触媒の下流側に取り付けられ、該触媒を通過後の排気の酸素濃度に基づく検出値を出力する酸素センサである請求項１または２記載の自動車。
4. 車軸に連結された駆動軸に接続されると共に該駆動軸とは独立に回転可能に前記内燃機関の出力軸に接続され、電力と動力の入出力を伴って前記駆動軸と前記出力軸とに動力を入出力可能な電力動力入出力手段を備える請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の自動車。
5. 前記電力動力入出力手段は、動力を入出力する発電機と、前記駆動軸と前記出力軸と前記発電機の回転軸との３軸に接続され該３軸のうちのいずれか２軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する３軸式動力入出力手段と、を備える手段である請求項４記載の自動車。
6. 走行用の動力を出力する内燃機関と、走行用の動力を出力する電動機と、前記内燃機関からの排気を該内燃機関の吸気系に供給する排気供給手段と、前記内燃機関の排気系の状態を検出する排気系状態検出手段と、を備える自動車の制御方法であって、
   前記排気系状態検出手段の異常診断を行なう指示がなされたとき、前記内燃機関を前記排気供給手段による排気の吸気系への供給を停止した状態で空燃比の増減を伴った所定の運転状態としたときの前記排気系状態検出手段により検出される検出値に基づいて該排気系状態検出手段の異常診断を行なうと共に走行に要求される要求駆動力に基づく駆動力が前記電動機から出力されて走行するよう前記内燃機関と前記電動機と前記排気供給手段とを制御する、
   ことを特徴とする自動車の制御方法。

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