JP2019173691A - ハイブリッド車両の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料中のアルコール濃度が確定していないような特殊状況下においても失火判定を行うことのできるハイブリッドシステムの制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】失火の兆候があると判定された場合、エンジンの作動状態が負荷運転に該当するか否かが判定される（Ｓ１４）。作動状態が負荷運転に該当すると判定された場合、充電要求が出される（Ｓ１６）。作動状態が負荷運転に該当しないと判定された場合、ＭＧ押し当てトルクの増加指令が出される（Ｓ１８）。ステップＳ１６またはＳ１８に続いて、アルコール濃度が未確定であるか否かが判定される（Ｓ２０）。アルコール濃度が未確定の場合、暫定的な失火判定値が設定される（Ｓ２２）。アルコール濃度情報が確定している場合、通常の失火判定値が設定される（Ｓ２４）。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制御システムに関する。

特開２０１０−０９６０３４号公報には、アルコールを混合した燃料を使用可能なエンジンの失火判定を行う装置が開示されている。この判定装置は、燃料中のアルコール濃度に応じて設定した失火判定値を用い、失火判定を行う。失火判定値は、燃料中のアルコール濃度と、失火判定値との関係を規定したテーブルを照合することにより設定される。

特開２０１０−０９６０３４号公報

しかしながら、例えば給油が行われた直後は燃料中のアルコール濃度が均一でなく、アルコール濃度の確定までにある程度の時間を要する。そのため、上記判定装置では、このような特殊な状況下において失火判定を開始できない可能性が高い。

また、上記判定装置は、エンジンを車両の駆動源とするシステムに適用されるものであり、エンジンと電動機を駆動源とするハイブリッド車両にそのまま適用することはできない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、燃料中のアルコール濃度が確定していないような特殊状況下においても失火判定を行うことのできるハイブリッド車両の制御システムを提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題の少なくとも１つを解決するためのハイブリッド車両の制御システムであり、次の特徴を有する。
前記ハイブリッド車両は、アルコールを混合した燃料を使用可能な内燃機関と、電動機と、を駆動源とする。
前記制御システムは、アルコール濃度取得手段と、電子制御ユニットと、を備える。
前記アルコール濃度取得手段は、燃料中のアルコール濃度を取得するように構成されている。
前記電子制御ユニットは、前記内燃機関の失火判定処理を行うように構成されている。
前記電子制御ユニットは、失火兆候判定部と、判定値設定部と、空気量調整部と、を備える。
前記失火兆候判定部は、前記アルコール濃度が未確定である場合、または、前記内燃機関の潤滑油が燃料により希釈されている場合、失火の兆候の有無を判定する。
前記判定値設定部は、前記兆候があると判定された場合、前記失火判定処理に使用する失火判定値を設定する。
前記空気量調整部は、前記兆候があると判定された場合、前記内燃機関および前記電動機の作動状態に応じて前記内燃機関の空気量を増加させる空気量増量指令を出す。
前記判定値設定部は、前記アルコール濃度が確定し、且つ、前記潤滑油が希釈されている場合、前記アルコール濃度に基づいて前記失火判定値を設定する。
前記判定値設定部は、前記アルコール濃度が未確定の場合、前記失火判定値を暫定的な判定値に設定する。
前記判定値設定部は、前記内燃機関の目標空燃比と実空燃比の乖離量が所定量以上の場合、前記失火判定値または前記暫定的な判定値を、前記乖離量に応じて増加させる。

本発明によれば、アルコール濃度が未確定である場合、または、内燃機関の潤滑油が燃料により希釈されている場合、失火の兆候の有無が判定される。つまり、失火の判定が困難な状況下において、失火の兆候の有無が判定される。そして、失火の兆候があると判定された場合、失火判定値が設定される。この失火判定値は、アルコール濃度の確定状況に応じて設定される。アルコール濃度が確定し、且つ、潤滑油が希釈されている場合は、当該アルコール濃度に基づいて失火判定値が設定される。アルコール濃度が確定していない場合は、暫定的な失火判定値が設定される。よって、本発明によれば、特殊状況下においても失火判定を行うことができる。

また、本発明によれば、失火の兆候があると判定された場合、空気量増量指令が出される。空気量増量指令が出されることで、内燃機関の空気量が増加する。内燃機関の空気量が増加すれば、失火時と燃焼時とでトルク差が顕著になる。そのため、失火判定の精度が向上する。また、空気量増量指令は、内燃機関および電動機の作動状態に応じた指令である。よって、本発明によれば、ハイブリッド車両における失火判定の精度を向上できる。

また、本発明によれば、目標空燃比と実空燃比の乖離量が所定量以上の場合、失火判定値または暫定的な判定値が当該乖離量に応じて増加される。失火判定値または暫定的な判定値が増加されれば、アルコール濃度が確定していない間の失火判定精度が担保される。

本発明の実施の形態に係るシステムの構成を示すブロック図である。 条件調整処理の流れを説明するフローチャートである。 負荷運転中の条件調整処理の流れを説明するタイムチャートである。 自立運転中の条件調整処理の流れを説明するタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．システム構成の説明
図１は、本発明の実施の形態に係るシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すシステムは、内燃機関（以下、単に「エンジン」と称す。）と、ＭＧ（Motor Generator）と、を走行用の動力源とするハイブリッド車両を制御するシステムである。エンジンは、アルコールを混合した燃料を使用可能に構成されている。つまり、ハイブリッド車両は、ＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）でもある。ＭＧは、エンジンを駆動する電動機としての機能と、バッテリに充電するための発電機としての機能と、を有している。

図１に示すシステムは、アルコール濃度センサ１０と、Ａ／Ｆセンサ２０と、クランク角センサ３０と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）４０と、エンジンＥＣＵ５０と、ＭＧＥＣＵ６０と、を備えている。

アルコール濃度センサ１０は、燃料の供給経路に設けられる静電容量型のセンサである。アルコール濃度センサ１０は、誘電率の変化に基づいて、燃料中のアルコール濃度を測定する。アルコール濃度センサ１０は、測定したアルコール濃度の情報をＥＣＵ４０に送る。

Ａ／Ｆセンサ２０は、エンジンの排気通路に設けられる。Ａ／Ｆセンサ２０は、比較的広範囲に亘る空燃比を連続的に検出可能なリニア検出型のセンサである。Ａ／Ｆセンサ２０は、検出した空燃比の情報をＥＣＵ４０に送る。

クランク角センサ３０は、エンジンのクランク軸の回転角度を検出するセンサである。クランク角センサ３０は、検出した回転角度の情報をＥＣＵ４０に送る。

ＥＣＵ４０は、プロセッサ、メモリ、および、入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ４０は、入出力インタフェースを介して各種情報を受け取る。ＥＣＵ４０は、受け取った各種情報に基づいて、エンジンの失火判定処理を行う。

ＥＣＵ４０は、ハイブリッド車両が停止状態にある場合に、失火判定処理を行う。失火判定処理を行う機能として、ＥＣＵ４０は、アルコール濃度推定部４１と、失火兆候判定部４２と、空気量調整部４３と、判定値設定部４４と、失火判定部４５と、を備えている。ＥＣＵ４０の構成の詳細については後述する。

エンジンＥＣＵ５０は、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整する。ＭＧＥＣＵ６０は、ＭＧやバッテリを統括的に管理する。エンジンＥＣＵ５０およびＭＧＥＣＵ６０は、プロセッサ、メモリ、および、入出力インタフェースを備えるマイクロコンピュータである。エンジンＥＣＵ５０およびＭＧＥＣＵ６０の機能は、ＥＣＵ４０に組み込まれていてもよい。

２．ＥＣＵ４０の構成の説明
アルコール濃度推定部４１は、Ａ／Ｆセンサ２０からの空燃比情報に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定する。アルコール濃度推定部４１は、例えば、空燃比情報に基づいて設定された空燃比フィードバック補正係数の平均値と、所定の基準値との差に基づいて、燃料中のアルコール濃度を推定する。なお、空燃比フィードバック補正係数の計算手法は公知のものが適用できる。

失火兆候判定部４２は、アルコール濃度情報が入力されない場合、失火の兆候を判定する。アルコール濃度情報は、アルコール濃度センサ１０が測定したアルコール濃度の情報、または、アルコール濃度推定部４１が推定したアルコール濃度の情報である。失火の兆候の判定は、失火兆候判定値Ａを用いて行われる。失火兆候判定値Ａは、後述する「暫定的な失火判定値」のβ（固定値）％の値に設定される。

失火兆候判定部４２は、エンジンの回転変動が失火兆候判定値Ａを上回った場合、失火の兆候があると判定する。回転変動は、クランク軸が所定の回転角度（例えば、３０°）だけ回転するのに要する時間のばらつき（標準偏差）として定義される。回転変動は、クランク角センサ３０からの回転角情報に基づいて求められる。失火兆候判定部４２は、失火の兆候があると判定した場合、失火兆候フラグをＯＮにする。

失火兆候判定部４２は、また、アルコール濃度情報が入力される場合であっても、エンジンの潤滑に用いられるオイルが燃料により希釈されているときには、失火の兆候を判定する。失火の兆候の判定は、失火兆候判定値Ｂを用いて行われる。失火兆候判定値Ｂは、後述する「通常の失火判定値」のβ（固定値）％の値に設定される。失火兆候判定部４２は、回転変動が失火兆候判定値Ｂを上回った場合、失火の兆候があると判定し、失火兆候フラグをＯＮにする。

オイルが燃料により希釈されているか否かは、オイル希釈フラグに基づいて判定される。オイル希釈フラグは、オイル希釈度が希釈判定値γ（固定値）を上回る場合にＯＮとされ、オイル希釈度が希釈判定値γ以下の場合にＯＦＦとされる。オイル希釈度は、例えば、単位時間当たり燃料希釈量と、単位時間当たりの燃料蒸発量とを考慮して構築したモデルを用いて算出される。なお、このようなオイル希釈度の算出手法は公知のものが適用できる。

空気量調整部４３は、失火兆候フラグがＯＮの場合、失火判定を行う際のエンジンの空気量を、エンジンの作動状態（より正確には、エンジンおよびＭＧの作動状態）に応じて調整する。ハイブリッド車両が停止状態にあるときのエンジンの作動状態には、バッテリの充電のための負荷運転と、アイドル運転のための自立運転（無負荷運転）と、が含まれる。負荷運転中は、エンジンからトルクが出力されてＭＧによる発電が行われる。これに対し、自立運転中は、エンジンは暖房や暖機のために作動し、ＭＧからは押し当てトルクが出力される。このＭＧ押し当てトルクは、エンジンの脈動などで発生するプラネタリギアなどの機械的機構の歯打ち音を防止するために出力されるものである。

空気量調整部４３は、負荷運転中は充電要求（ＰＣＨＧ要求）を出す。充電要求が出されると、充電要求に応じたエンジン出力が、現在のエンジン出力に上乗せされる。そのため、エンジン出力が増加し、空気量が増加する。空気量調整部４３は、自立運転中はＭＧ押し当てトルクの増加指令を出す。ＭＧ押し当てトルクの増加指令が出されると、空気量が増加する。

空気量調整部４３が充電要求またはＭＧ押し当てトルクの増加指令を出すと、空気量が増加する。よって、充電要求またはＭＧ押し当てトルクの増加指令は、空気量を増やす「空気量増量指令」と総称することができる。

判定値設定部４４は、失火判定値を設定する。失火判定値は、失火率の算出に用いられる回転変動の閾値である。失火率は、失火判定の最中に回転変動が失火判定値を超えた回数を、失火判定の最中にエンジンが回転した回数で除した値として定義される。なお、回転変動がクランク角センサ３０からの回転角情報に基づいて求められることについては、既に述べたとおりである。

判定値設定部４４は、失火判定値の設定を、燃料中のアルコール濃度と、失火判定値との対応関係を規定したテーブル（以下、「判定値テーブル」ともいう。）と、の照合を通じて行う。判定値テーブルは、ＥＣＵ４０のメモリに格納されている。以下、説明の便宜上、判定値テーブルの照合によって求められた失火判定値を「通常の失火判定値」ともいう。

判定値設定部４４は、また、失火判定値の設定に際し、アルコール濃度情報が確定しているか否かを判定する。例えば、給油が行われた直後は燃料中のアルコール濃度が均一でなく、アルコール濃度の確定までにある程度の時間を要する。アルコール濃度情報が確定していないと判定した場合、判定値設定部４４は、暫定的な失火判定値（固定値）を設定する。暫定的な失火判定値は、判定値テーブル上のアルコール濃度の最高値に対応する値、判定値テーブル上で最も小さい値などである。

判定値設定部４４は、更に、失火判定値の設定に際し、目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆの乖離量が乖離判定値α以上であるか否かを判定する。目標Ａ／Ｆは空燃比の目標値であり、エンジンの運転状態（例えば、エンジンの回転速度と負荷）に基づいて別途求められる。実Ａ／Ｆは、Ａ／Ｆセンサ２０からの空燃比情報に基づいて求められる。

判定値設定部４４は、目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆの乖離量が乖離判定値α以上の場合、通常または暫定的な失火判定値を変更する。失火判定値の補正は、乖離量に応じた補正係数（＞１．０）を失火判定値に乗算することによって行われる。判定値設定部４４は、乖離量と補正係数の対応関係を規定したテーブル（以下、「補正係数テーブル」ともいう。）の照合を通じて補正係数を設定する。補正係数テーブルは、判定値テーブルと同様、ＥＣＵ４０のメモリに格納されている。

上述した失火兆候判定部４２、空気量調整部４３および判定値設定部４４が行う処理は、次に説明する失火判定部４５が行う失火判定の条件を調整する処理ということができる。以下、失火兆候判定部４２、空気量調整部４３および判定値設定部４４が行う一連の処理を、「条件調整処理」ともいう。

失火判定部４５は、判定値設定部４４が設定した失火判定値（すなわち、通常の失火判定値、暫定的な失火判定値、または、これらの補正値）を用いて、失火判定を行う。失火判定は、エンジンの所定回転毎（例えば、２００回転毎）に行われる。失火判定部４５は、判定値設定部４４が設定した失火判定値を回転変動が超えた回数に基づいて失火率を算出する。そして、失火率が失火率判定値δ（固定値）を上回る場合、失火判定部４５は、失火発生フラグをＯＮにする。なお、失火発生フラグがＯＮとされると、ＭＩＬ（Malfunction Indicator Light）の点灯が行われる。

３．条件調整処理の説明
図２は、条件調整処理の流れを説明するフローチャートである。図２に示す条件調整処理は、所定の制御周期で繰り返し行われる。

条件調整処理では、先ず、アルコール濃度が未確定であるか否か、および、オイル希釈フラグがＯＮであるか否かが判定される（ステップＳ１０）。アルコール濃度が未確定であるか否かは、アルコール濃度情報の入力の有無に基づいて判定される。アルコール濃度情報の入力が無い場合、アルコール濃度が未確定であると判定される。

ステップＳ１０の判定結果が肯定的な場合、つまり、アルコール濃度が未確定であると判定され、または、オイル希釈フラグがＯＮであると判定された場合、失火の兆候があるか否かが判定される（ステップＳ１２）。ステップＳ１０の判定結果が肯定的な場合、上述した失火兆候判定値ＡおよびＢの少なくとも一方が求められる。失火の兆候があるか否かは、失火兆候判定値ＡまたはＢと、回転変動との比較に基づいて判定される。失火の兆候があると判定された場合、失火兆候フラグがＯＮとされる。

ステップＳ１２の判定結果が肯定的な場合、つまり、失火の兆候があると判定された場合、エンジンの作動状態が負荷運転に該当するか否かが判定される（ステップＳ１４）。そして、作動状態が負荷運転に該当すると判定された場合、充電要求が出される（ステップＳ１６）。一方、作動状態が負荷運転に該当しないと判定された場合、つまり、作動状態が自立運転に該当すると判定された場合、ＭＧ押し当てトルクの増加指令が出される（ステップＳ１８）。

ステップＳ１６またはＳ１８に続いて、アルコール濃度が未確定であるか否かが判定される（ステップＳ２０）。アルコール濃度が未確定であるか否かは、アルコール濃度情報の入力の有無に基づいて判定される。アルコール濃度情報の入力が無い場合、暫定的な失火判定値が設定される（ステップＳ２２）。一方、アルコール濃度情報の入力が有る場合、通常の失火判定値が設定される（ステップＳ２４）。

ステップＳ２２またはＳ２４に続いて、目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆの乖離量が乖離判定値α未満か否かが判定される（ステップＳ２６）。乖離量が乖離判定値α未満の場合は、条件調整処理が終了する。つまり、ステップＳ２２で設定された暫定的な失火判定値、または、ステップＳ２４で設定された通常の失火判定値がそのまま失火判定に供される。一方、乖離量が乖離判定値α以上の場合、乖離量に応じて失火判定値が補正される（ステップＳ２８）。つまり、暫定的な失火判定値、または、通常の失火判定値に、乖離量に応じた補正係数が乗算される。

４．条件調整処理の具体例
次に、図３乃至図４を参照して、条件調整処理を詳細に説明する。なお、図３乃至図４では、アルコール濃度情報が時刻ｔ４まで入力されない場合の例を説明する。アルコール濃度情報が入力される場合であって、エンジンの潤滑に用いられるオイルが燃料により希釈されているときの例については、時刻ｔ４を削除して図中の全期間を「アルコール濃度確定」と読み替え、また、図中の「失火兆候判定値Ａ」を「失火兆候判定値Ｂ」に読み替えればよい。

４．１ 負荷運転中の条件調整処理
図３は、負荷運転中の条件調整処理の流れを説明するタイムチャートである。図３に示す例では、回転変動が上昇して失火兆候判定値Ａを上回った時刻ｔ１において、失火兆候フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられている。また、時刻ｔ１以降は、空気量が増加している。この理由は、時刻ｔ１において充電要求が出され、この充電要求の分だけエンジン出力が増加するためである。

図３に示す例では、また、目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆの乖離量が上昇して乖離判定値α以上となった時刻ｔ２において、失火判定値（すなわち、暫定的な失火判定値）が大きな値に変更されている。この失火判定値の変更は、乖離量が低下して乖離判定値α未満となる時刻ｔ３まで継続される。

４．２ 自立運転中の条件調整処理
図４は、自立運転中の条件調整処理の流れを説明するタイムチャートである。図４に示す例では、回転変動が上昇して失火兆候判定値Ａを上回った時刻ｔ５において、失火兆候フラグがＯＦＦからＯＮに切り替えられている。また、時刻ｔ５以降は、空気量が増えている。この理由は、時刻ｔ５においてＭＧ押し当てトルクの増加指令が出されているためである。

図４に示す例では、また、目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆの乖離量が上昇して乖離判定値α以上となった時刻ｔ６において、失火判定値が大きな値に変更されている。この失火判定値の変更は、乖離量が低下して乖離判定値α未満となる時刻ｔ７まで継続される。

５．効果
以上説明した本実施の形態によれば、条件調整処理が行われる。条件調整処理によれば、失火の兆候を判定することができる。失火の兆候の判定は、アルコール濃度情報が入力されない場合、または、アルコール濃度情報の入力はあるがエンジンの潤滑に用いられるオイルが燃料により希釈されている場合に行われる。つまり、失火の判定が困難な状況下において失火の兆候が判定される。

また、条件調整処理によれば、失火の兆候があると判定された場合、エンジンの作動状態に応じて失火判定を行う際の空気量が増やされる。すなわち、作動状態が負荷運転に該当する場合は、充電要求が出されて空気量が増加する。作動状態が自立運転に該当する場合は、ＭＧ押し当てトルクの増加指令が出されて空気量が増加する。空気量が増加すれば、失火時と燃焼時とでトルク差が大きくなる。エンジンが複数気筒を有する場合は、失火気筒と燃焼気筒のトルク差が大きくなる。このようなトルク差が大きくなれば、失火時の回転変動が顕著になる。そのため、空気量を増やせば失火判定の精度が向上する。

また、条件調整処理によれば、目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆの乖離量が乖離判定値α以上の場合、乖離量に応じて失火判定値が大きな値に変更される。上述したアルコール濃度推定部４１によるアルコール濃度の推定が空燃比フィードバック補正係数の平均値を用いて行われるところ、アルコール濃度の推定の進捗度と乖離量との間には相関があるといえる。そのため、乖離量が大きい場合は、アルコール濃度推定部４１によるアルコール濃度の推定が進んでいないと推定できる。したがって、乖離量に応じて失火判定値を大きな値に変更すれば、アルコール濃度が確定していない間の失火判定の精度を担保できる。

６．実施の形態の変形例
上記実施の形態では、アルコール濃度センサ１０とＡ／Ｆセンサ２０を設けてアルコール濃度の情報を入手したが、何れか一方のセンサに基づいてアルコール濃度の情報を入手してもよい。アルコール濃度センサ１０からアルコール濃度の情報を入手する場合は、アルコール濃度推定部４１の機能を図１に示したシステムから削除すればよい。Ａ／Ｆセンサ２０からアルコール濃度の情報を入手する場合は、アルコール濃度センサ１０を図１に示したシステムから削除すればよい。

また、上記実施の形態では、図２で説明した条件調整処理において、失火の兆候があると判定された場合にステップＳ１４〜Ｓ１８の処理が行われ、それに続く形でステップＳ２０〜Ｓ２８の処理が行われた。しかし、ステップＳ１４〜Ｓ１８の処理はステップＳ２０〜Ｓ２８の処理の後に行われてもよい。すなわち、失火の兆候があると判定された場合にステップＳ２０〜Ｓ２８の処理が行われ、それに続く形でステップＳ１４〜Ｓ１８の処理が行われてもよい。

１０ アルコール濃度センサ
２０ Ａ／Ｆセンサ
３０ クランク角センサ
４０ ＥＣＵ
４１ アルコール濃度推定部
４２ 失火兆候判定部
４３ 空気量調整部
４４ 判定値設定部
４５ 失火判定部
５０ エンジンＥＣＵ
６０ ＭＧＥＣＵ

Claims (1)

1. アルコールを混合した燃料を使用可能な内燃機関と、電動機と、を駆動源とするハイブリッド車両の制御システムであって、
   燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段と、
   前記内燃機関の失火判定処理を行う電子制御ユニットと、
   を備え、
   前記電子制御ユニットが、
   前記アルコール濃度が未確定である場合、または、前記内燃機関の潤滑油が燃料により希釈されている場合、失火の兆候の有無を判定する失火兆候判定部と、
   前記兆候があると判定された場合、前記失火判定処理に使用する失火判定値を設定する判定値設定部と、
   前記兆候があると判定された場合、前記内燃機関および前記電動機の作動状態に応じて前記内燃機関の空気量を増加させる空気量増量指令を出す空気量調整部と、
   を備え、
   前記判定値設定部が、
   前記アルコール濃度が確定し、且つ、前記潤滑油が希釈されている場合、前記アルコール濃度に基づいて前記失火判定値を設定し、
   前記アルコール濃度が未確定の場合、前記失火判定値を暫定的な判定値に設定し、
   前記内燃機関の目標空燃比と実空燃比の乖離量が所定量以上の場合、前記失火判定値または前記暫定的な判定値を、前記乖離量に応じて増加させる
   ことを特徴とするハイブリッド車両の制御システム。

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