JP2015511195A - ハイブリッド車両内の排気センサ及び燃料調量装置を較正する方法 - Google Patents

Abstract

内燃機関及び少なくとも１つの電動機を備え、ハイブリッド駆動部を有する車両の排気センサの測定信号又は燃料調量装置の作動信号を較正する方法であって、車両は自力でも電動機によって駆動可能である、上記方法において、排気センサ又は燃料調量装置の信号を較正するための通気が、車両のエンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）によって引き起こされ、エンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）では、内燃機関が、燃料供給が停止された状態で少なくとも１つの電動機によって従動されることを特徴とする、上記方法が記載される。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関及び少なくとも１つの電動機を備え、ハイブリッド駆動部を有する車両の排気センサの測定信号又は燃料調量装置の作動信号を較正する方法であって、車両は自力でも電動機によって駆動可能である、上記方法に関する。

本発明の主題は、さらに、本方法を実施するために適正したコンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品である。

今日の車両は、通常では、排気管路内に配置された１つ以上の排気センサを有しており、この排気センサは、少なくとも１つの排気成分の濃度に比例する測定信号を出力し、この測定信号は上記濃度を定めるために役立つ。排気中の酸素濃度、及び、内燃機関に供給される空気／燃料の比率についての情報をその測定信号が与える所謂広帯域ラムダセンサは、非常に広く普及している。さらに、同様に排気中の酸素濃度を決定することが可能な所謂ＮＯｘセンサも公知である。許容可能な測定精度を実現するために、車両内のこの種のセンサを定期的に調整又は較正する必要がある。このような調整は、通常では車両の惰力運転時に行われる。惰力運転は、燃料が噴射されないが、車両がその惰性によって引き続き進み、その際に内燃機関を従動させる（ｓｃｈｌｅｐｐｅｎ）ことを特徴とする。空気供給を制御する制御要素の位置に従って、従動された内燃機関は、この惰力運転時に、公知の酸素濃度を有する清浄な空気を排気装置内に供給する。これに応じて、ある程度の洗浄期間の後に、調整すべき排気センサの組み込み場所に清浄な空気が存在する。その後、例えばラムダセンサによって測定された酸素濃度が、公知の空気の酸素濃度と比較され、これに基づいて、後続の駆動においてラムダセンサの測定値を補正する補正値が計算される。対応するやり方で、惰力運転において、他のセンサの調整機能が実行される。

さらに、独国特許出願公開第１９９４５６１８号明細書には、燃料調量装置を較正する方法が開示されており、ここでは、惰力運転時に燃料調量装置の作動信号が、測定された酸素濃度が公知の空気の酸素濃度以下に落ちるまで、高められる。このやり方で、検出可能な噴射量を燃料調量装置が噴射するために必要な最低信号強度が定められ、これに基づいて、後続の駆動において燃料調量装置の作動信号を補正する調整値が計算される。

このような調整は、ハイブリッド車両内では問題となる。ハイブリッド車両とは、少なくとも２つの駆動ユニットが互いに組み合わされた車両として理解される。公知のハイブリッド車両の場合、例えば、内燃機関と同時に電動機が使用される。

本発明の文脈では、車両のハイブリッド駆動部とは、特に、少なくとも内燃機関を備えさらに電動機を備える車両の駆動部として理解され、その際に、電動機によって車両は自力でも、即ち内燃機関による積極的又は消極的な協働が無くても、駆動可能である。

本発明の意味におけるハイブリッド駆動部は、内燃機関、及び、電気スタータ又は始動機のみを有する従来の駆動部とは特に異なっている。従来の駆動部では、電気スタータ又は始動機は、内燃機関を動かすためにのみ構成されている。従来の駆動部において、車両の駆動部への、電気スタータ又は始動機の機械的結合（ｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｒ Ｄｕｒｃｈｇｒｉｆｆ）が想定可能であるという意味では、当該結合は、内燃機関を動かすことのみによって、内燃機関と車両の駆動部とが追加的に機械的に連結した際に行われる。しかしながら、内燃機関を含まない、電気スタータ又は始動機と車両の駆動部との直接的な機械的な連結は発生しない。従来の駆動部の場合、車両は電気スタータ又は始動機によっては、即ち自力では駆動可能ではなく、機械的結合は最大限に間接的に行われ、内燃機関を通じて伝達される。

内燃機関及び電動機の特性は、ハイブリッド車内で有利な形で補完される。その際に、今日では、内燃機関によって、電動機によって、並びに、内燃機関及び電動機によって同時に形成することが可能な所謂パラレルハイブリッド車の構想は非常に好ましい。さらに、所謂シリーズハイブリッド車の構想もあり、このシリーズハイブリッド車では、車両の駆動が１つ以上の電動機を介して行われ、その一方で、内燃機関は、別の発電機を介してエネルギー貯蔵器の充電のための電気を生成し、その後、この電流は電動機にエネルギー供給する。この電流は、直接的に電動機に供給することも可能である。このようなハイブリッド車の場合、惰力運転は通常は望まれない。その代わりに、トルク要求が無い際には内燃機関をドライブトレインとの連結から外し、必要な際に内燃機関を再始動することが構想されている。その限りにおいて、このようなハイブリッド車両で惰力運転を行うことは既に問題である。しかしながら、特に問題なのは、十分な長さの惰力運転を提供することである。即ち、例えば惰行調整器を介して、必要な場合にのみ惰力運転が作動される場合には、他の調整機能のためのように、ラムダセンサの調整のために、惰行段階は或る程度の最小時間を有さなければならないという問題が発生する。惰行段階の長さは事前には分からないので、後続の惰行段階が所望の長さを有さずその限りにおいて利用出来ないにも関わらず、惰行が調整器によって頻繁に要求される。このことによって、ハイブリッド車両のエネルギー効率全体が悪化する。

これに対して、請求項１の特徴を有する本発明に係る方法は、排気センサ又は燃料調量装置の調整を惰力運転に依存せずに行うことが可能であるという利点を有する。これについて、本発明に基づいて、排気センサの測定信号又は燃料調量装置の作動信号を較正するための通気が、車両のエンジンブレーキ運転（Ｍｏｔｏｒｓｃｈｌｅｐｐｂｅｔｒｉｅｂ）によって引き起こされ、このエンジンブレーキ運転では、車両が電動機のみによって駆動され、内燃機関が少なくとも１つの電動機によって従動されることが構想される。この駆動状態が、本願では「エンジンブレーキ運転」として理解される。これにより、内燃機関の排気システム内に清浄な空気が存在することを前提とする排気センサ又は燃料調量装置の調整が、惰行に依存せずに可能である。

従属請求項に記載される措置によって、独立請求項に示される方法の有利な発展及び改良が可能である。従って、本方法の有利な構成では、エンジンブレーキ運転が、車両の純粋に電気的な駆動の間に選択されることが構想される。この場合には、内燃機関は、電動機による始動の間エンジンブレーキ運転で駆動され、その際に、清浄な空気を排気装置内に供給する。このエンジンブレーキ運転状態では、排気センサ又は燃料調量装置の調整を行うことが可能である。

本発明の更なる別の構成は、エンジンブレーキ運転が、少なくとも部分的に、既存の惰力運転の間選択されることを構想され、この惰力運転では、内燃機関の燃料供給が停止され、内燃機関はその点では、ギアが入った状態で慣性により動く車両によって駆動状態が保たれる。本変形例は、惰力運転が行われることを前提とする。しかしながらその際に、惰行段階が短すぎるということが判明した場合には、本発明に係る駆動モードによって、調整機能のための利用可能な時間を延長することが可能であり、従って、惰性過程は利用可能である。これについて、惰行段階の間のトルク要求は、作動された電動機によって「カバーされ」、即ち、内燃機関はこの状態においてトルクを提供するために必要ではない。このようにして、惰力運転は或る程度延長される。

惰力運転のこのような延長の他に、惰力運転全体の間エンジンブレーキ運転が行われることを構想してもよい。この場合、運転者によって要求されるトルク要求がシグナリングされる前には、惰力運転は一般的には延長されうる。さらに、更なる別の有利な構成において、ハイブリッド駆動部を有する車両が低速で純粋に電気で駆動される場合に、特に、運転者がエンジンペダルもブレーキペダルも踏んでいない場合、即ち、車両がある程度電動的に（ｅｌｅｋｔｒｏｍｏｔｏｒｉｓｃｈ）ゆっくりと進む（ｋｒｉｅｃｈｅｎ）場合にも、惰行機能を実行することが構想されてもよい。

車両は自力で電動機によって駆動可能であるけれども、本発明に係る方法は、更なる発展形態において、車両が実際に自力で、この１つの電動機によって駆動される間にも較正が行われることを前提とする。他の発展形態において、車両が駆動されていない間も較正を行うことが可能であり、例えば、車両の停止時、及び／又は、内燃機関のアフターラン（Ｎａｃｈｌａｕｆ）、前進行程（Ｖｏｒｌａｕｆ）、及び／又は、アイドル運転、及び／又は、スタートストップシステムのストップ段階においても較正を行うことが可能である。重要なことは、内燃機関が、燃料供給が停止した際に電動的に従動される（ｅｌｅｋｔｒｏｍｏｔｒｉｓｃｈ ｓｃｈｌｅｐｐｅｎ）ことである。

このように電動的に従動することは、車両が自力でもそれにより駆動されうる電動機によって行われるが、このことは、パラレルハイブリッド車の場合にも好ましい可能な選択肢にすぎない。

これに対して、代替的に、シリーズハイブリッド車の場合には、好適に、車両が自力でもそれにより駆動されうる電動機は、電動的に従動する少なくとも１つの電動機ではなく、他の電動機である。さらに、シリーズハイブリッド車の場合、好適に、本構想との関連で設けられる発電機であって、車両の通常駆動時には例えばバッテリの充電のため電流を生成するために内燃機関によって駆動される上記発電機が、較正の間電動機として駆動されて、内燃機関を従動する。

その限りでは、基本的に、車両が自力でもそれにより駆動されうる電動機を、第１の電動機と呼び、その限りでは、燃料供給が停止した状態で内燃機関を従動する少なくとも１つの電動機を、第２の電動機と呼んでもよい。上記の意味において第１の電動機及び第２の電動機と呼ばれる電動機は、１つの同一の電動機によって実現可能であるが、必ずしもそうである必要はない。

本発明の更なる別の有利な構成において、内燃機関は、調整すべき排気センサの場所に清浄な外気が存在するまで、従動される。その際に、排気センサの場所での更なる気体交換が必要ないため、内燃機関の停止中に測定信号の本来の調整を行うことが可能である。これにより、本来の調整の間エンジンブレーキ運転を続行する必要はなく、よって、エネルギー効率全体がさらに向上する。

その際に、ラムダセンサとして構成された排気センサの場合には、ポンプ電流が、内燃機関の各停止段階に維持されるのではなく、センサの損傷を防止するために、センサの較正又は適合の場合に初めて活性化される（ｆｒｅｉｓｃｈａｌｔｅｎ）。

有利に、これら様々な変形例は、空気の調整に対する必要性が実際に発生した場合にのみ利用される。このような必要性が発生しない場合には、エネルギーを節約するために、エンジンブレーキ運転を行わないということが可能である。

本発明の実施例が図面に示され、以下の明細書の記載において詳細に解説される。
本発明に係る方法の第１の構成を示す。 本発明に係る方法の他の変形例を示す。 本発明に係る方法の更に別の変形例を示す。

本発明の基本思想は、内燃機関がドライブトレインとの連結から外される車両の電気的駆動の他に、内燃機関が電動機によって従動される更なる別のモードを可能にすることである。このモードは、以下では、エンジンブレーキ運転（Ｍｏｔｏｒｓｃｈｌｅｐｐｂｅｔｒｉｅｂ）と呼ばれる。この場合には、まさに、燃料供給が停止されることにより優れている惰力運転時のように、内燃機関によって清浄な空気が供給され、このようにして、例えばラムダセンサの、冒頭で述べた調整又は較正を実行する可能性が生まれる。ここで、本発明は、ラムダセンサの惰行時調整（Ｓｃｈｕｂａｂｇｌｅｉｃｈ）のためにのみ適しているのではなく、原則的に、排気管内に空気が存在することを前提とする全てのセンサ機能又は調整機能が構想可能であることを強調したい。特に、本方法は、ＮＯｘセンサの酸素信号の調整のためにも適用可能である。例えば、独国特許出願公開第１９９４５６１８号明細書から読み取れるような、燃料調量装置の較正、特に、ラムダセンサによる実施例も更なる別の可能な適用ケースである。以下に記載される本発明に係る方法の変形例は、特に、エンジンブレーキ運転の後で内燃機関が始動される必要があることが見込まれる場合に、有利に使用される。即ち、内燃機関がエンジンブレーキ運転によって既に加速された場合には、始動過程のために、対応してより少ないエネルギーが必要となる。

図１には、本発明に係る方法の第１の変形例が、ブロック図によって概略的に示されている。駆動状態１１０において、車両は停止している。その後に、駆動１２０において、純粋に電気的な始動が続く。ここで「純粋に電気的」（ｒｅｉｎ ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈ）とは、車両が、少なくとも１つの電動機のみによって駆動されることを意味している。状態１３０では、エンジンブレーキ運転が行われ、内燃機関が少なくとも１つの電動機により従動される。この駆動状態において、ラムダセンサの調整が行われる。更なる別の駆動状態１４０において、内燃機関の起動が行われる。この起動は、ラムダセンサの調整が終了した後に行われる。

代替的に、内燃機関と、車両の駆動部と、との連結を外すことも可能であろう。結果的に、エンジンブレーキ運転の間の車両の始動は、先に述べた例とは異なって行われないであろう。

図２には、本発明に係る方法の更なる別の構成が、ブロック図を用いて示されている。ブロック２１０は、内燃機関が稼働している（ａｋｔｉｖ）車両の走行状態を示している。状態２２０では、内燃機関の惰力運転が行われる。惰力運転は、トルク要求が存在しないという点で優れている。トルク要求があるために惰行段階が短すぎるということが判明した場合には、このトルク要求は最初に、作動された少なくとも１つの電動機によってカバーされ、このようにして、ラムダセンサ調整のための時間が延長される。この場合には、エンジンブレーキ運転が行われる。この状態は、図２では符号２３０で示される。その後、駆動状態２４０において、内燃機関の起動が行われる。この変形例とは代替的に、運転者によってトルク要求がシグナリングされる前にも惰力運転を延長するために、惰力運転時には基本的に電動機を作動させることが一般に構想されてもよい。

本発明の更なる別の構成において、ハイブリッド車が最低速度で電気走行する場合に、特に、運転者がアクセルペダルもブレーキペダルも踏まず、即ち、車両が或る程度電動的にゆっくりと進む（ｋｒｉｅｃｈｅｎ）場合にも、惰行機能が実行されることが構想される。

本発明の更なる別の構成において、内燃機関は、調整すべき排気センサの場所で清浄な空気が存在するまで、従動される。このことが図３に概略的に示される。最初に、ステップ３１０において、車両は内燃機関によって駆動される。その後、排気システムの洗浄、即ちステップ３２０が行われる。排気システムの洗浄が終了し次第、更なる別の駆動状態において、純粋に電気的な駆動、又は、所謂「セーリング」（Ｓｅｇｅｌｎ）が行われ（ステップ３３０）、内燃機関が再び停止される（停止している）。排気センサの場所での更なる気体交換が必要ではないため、測定信号の本来の調整は、内燃機関の停止中に行われる。これにより、本来の調整の間ブレーキ運転を続行する必要はなく、これにより、エネルギー効率全体がさらに向上する。

広帯域ラムダセンサの較正が行われる限りにおいて、さらに、当該広帯域ラムダセンサのポンプ電流は、内燃機関の各停止段階において維持されるのではなく、センサの損傷を防止するために、較正のための基準が満たされた場合に活性化される。従って、広帯域ラムダセンサのポンプ電流の活性化は、較正に対する要求に従って行われる。

上述の方法の全変形例は、実際に空気の調整への要求が発生した場合にのみ使用されるということを強調したい。そのような要求が発生しない場合には、エネルギーを節約するために、エンジンブレーキ運転を行わないことが可能である。

上述の方法は、純粋に原則的に、ラムダセンサの惰行時調整のために構想される。しかしながら、排気管路内での空気を前提とする他のセンサ機能又は調整機能においても使用することが可能である。例えば、ＮＯｘセンサの酸素信号の調整にも適用可能であり、又は、例えば独国特許出願公開第１９９４５６１８号明細書から読み取れるような、ラムダセンサを利用した燃料調量装置の較正の際にも適用可能である。

上述の方法は、純粋に原則的に、コンピュータプログラムとして実現することが可能であり、ハイブリッド車の制御装置に実装し、そこで実行することが可能である。プログラムコードは、データメモリ又は携帯端末機等に格納されてもよく、制御装置に入力されてもよい。

Claims (16)

1. 内燃機関及び少なくとも１つの電動機を備え、ハイブリッド駆動部を有する車両の排気センサの測定信号又は燃料調量装置の作動信号を較正する方法であって、前記車両は、自力でも電動機によって駆動可能である、前記方法において、前記排気センサ又は前記燃料調量装置の前記信号を較正するための通気は、前記車両のエンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）によって引き起こされ、前記エンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）では、前記内燃機関が、燃料供給が停止された状態で、前記少なくとも１つの電動機によって従動されることを特徴とする、方法。
2. 前記排気センサ又は前記燃料調量装置の前記信号を較正するための前記通気は、前記車両が前記電動機のみによって駆動される前記車両のエンジンブレーキ運転（１３０、２３０、３２０）によって引き起こされることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記エンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）は、前記車両の純粋に電気的な始動の間に選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記エンジンブレーキ運転（１３０、２３０、３２０）は、少なくとも部分的に、前記内燃機関の前記燃料供給が停止される惰力運転（２２０）の間に選択されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記惰力運転（２２０）は、前記エンジンブレーキ運転（２３０）によって延長されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記惰力運転（２２０）全体の間、エンジンブレーキ運転（２３０）が行われることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 前記エンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）は、前記車両が運転者によりアクセルペダル又はブレーキペダルを踏まれずに走行する前記車両の走行状態の間に選択されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記エンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）は、前記車両の停止中に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
9. 前記エンジンブレーキ運転（１３０；２３０；３２０）は、前記内燃機関のアフターラン、前進行程、又は、アイドル運転において、及び／又は、スタートストップシステムのストップ段階において行われることを特徴する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記内燃機関を従動する前記少なくとも１つの電動機は、同時に、前記車両が自力でもそれにより駆動されうる電動機であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記ハイブリッド駆動部は、シリーズハイブリッド駆動部であり、前記内燃機関を従動する前記少なくとも１つの電動機は、前記車両が自力でもそれにより駆動されうる電動機とは異なっていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
12. 前記内燃機関は、調整すべき前記排気センサの場所に清浄な外気が存在し前記測定信号の本来の調整が内燃機関の停止中に行われるまで、従動されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. ラムダセンサとして構成された排気センサの場合には、ポンプ電流が較正の場合にのみ活性化される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. ラムダセンサの信号及び／又はＮＯｘセンサの前記酸素信号の較正が行われることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 演算装置、特にハイブリッド車両の制御装置で実行される場合に、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法の全ステップを実行するコンピュータプログラム。
16. 前記プログラムがコンピュータ又はハイブリッド車両の前記制御装置で実行される場合に、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法を実行するための、機械読み取り可能な媒体に格納されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品。
    

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