JP3713980B2 - ハイブリッド車の故障診断装置 - Google Patents

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    • F02M25/08Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
    • F02M25/0809Judging failure of purge control system
    • F02M25/0827Judging failure of purge control system by monitoring engine running conditions

Description

【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故障ないしは異常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、かかる故障ないしは異常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故障ないしは異常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】
【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。
【0006】
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。
【0007】
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ことを解決すべき課題とする。
【0008】
【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、電動式の駆動モータと、吸気通路に配置されたスロットル弁を有するエンジン(例えば、ガソリンエンジン)とが設けられ、車両の運転状態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(蒸発燃料回収経路)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(故障)を判定(診断)する異常判定手段と、(d)車両減速時に、スロットル弁を閉成(閉止ないしは閉作動)させる減速時スロットル制御手段とが設けられ、(e)異常判定手段が、スロットル弁の閉成中に、吸気通路に発生する負圧を蒸発燃料回収系統に導入するようになっていることを特徴とするものである。
【0009】
このハイブリッド車の故障診断装置においては、車両減速時に、(吸気負圧が有効に発生するよう)駆動輪とエンジンとが力学的に連結されるようになっているのが好ましい。
また、このハイブリッド車の故障診断装置においては、減速時スロットル制御手段によって車両減速時にスロットル制御が行われているときには、エンジンへの燃料供給量が0に設定される(燃料カットされる)ようになっているのが好ましい。
【0010】
かくして、上記ハイブリッド車の故障診断装置によれば、エンジンを格別に負圧発生モード(例えば、低中回転・低中負荷)に設定しなくても、車両走行への影響が小さいときに発生する吸気負圧を利用して、燃料消費量を格別に増加させることなく、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。
【0011】
上記ハイブリッド車の故障診断装置においては、故障診断をより的確に行うために、異常判定手段が、エンジンの運転状態が異常判定に適した所定の運転状態にあるときに異常判定を行うようになっているのが好ましい。
ここで、異常判定に適した所定の運転状態としては、例えば燃料タンク内の燃料の温度が低いと判断される状態、例えばエンジン始動後所定期間内、あるいはエンジン停止時間が長いときなどがあげられる。なお、燃料タンク内の燃料の温度を温度センサ等を用いて直接検出してもよい。
また、エンジンに、エンジン温度が基準値より高いときに実空燃比が目標空燃比となるように、該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る場合は、異常判定に適した所定の運転状態として、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等があげられる。
【0012】
上記ハイブリッド車の故障診断装置においては、故障診断をより確実に行うために、減速時スロットル制御手段によって、車両減速時にスロットル制御が行われているときには、エンジンへの燃料供給量が0に設定されるようになっており、かつ上記負圧導入が所定期間行われるとともに、該所定期間内に車両減速が終了したときには、この後エンジンへの燃料供給量が0から復帰させられ、負圧導入が継続されるようにスロットル開度及び燃料供給量が制御されるようになっているのが好ましい。
【0013】
また、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、車両負荷が大きいとき(例えば、急加速時、高速走行時、バッテリ充電量低下時)に稼働するようになっているのが好ましい。この場合、エンジン稼働時にエンジンが低回転高負荷状態となるように、スロットル開度及び燃料供給量が制御されるようになっているのが好ましい。このようにすれば、燃費性能を大幅に高めつつ、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。
【0014】
【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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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等の各種制御情報が入力されるようになっている。
【0019】
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25(容積部)に接続されている。
【0020】
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とが設けられている。
【0021】
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。
【0022】
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37」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(PCTV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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
(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)。
【0026】
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。
【0027】
(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)。
【0028】
(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。
【0029】
(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。
【0030】
(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、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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
(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。
【0034】
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、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38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。
【0035】
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)。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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)。
【0039】
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TP1を検出した時点t4から所定の測定時間(例えば、30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t5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。
【0040】
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−t1)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−t1)を、(t3−t1)あるいは(t2−t1)としてもよい。
【0041】
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t5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。
【0042】
ところで、このような蒸発燃料回収系統の故障診断はシステムコントローラ14によって行われるが、以下、図10〜図13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「減速時スロットル制御手段」と「空燃比制御手段」とを含むハイブリッド車Wの総合的な制御装置である。
【0043】
まず、図10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。なお、この運転モード設定ルーチンは一定時間(例えば、20msec)毎に実行される。
図10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、ハイブリッド車システムを始動させ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いと判定された場合は(NO)、このステップS1が繰り返し実行される。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(YES)、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Tw等の各種制御情報が入力される。
【0044】
次に、ステップS3で、例えば図14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14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、ハイブリッド車W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で示す中出力域では、クラッチ6が締結されてエンジン1が高効率モードで運転され、かつ駆動モータ2が通電され、ハイブリッド車W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R3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が高出力モードで運転され、かつ駆動モータ2が通電され、ハイブリッド車W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。
【0045】
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可及的に高回転・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。
【0046】
次に、ステップS4で、例えば図15に示すような油温推定マップを用いて、エンジン1の運転時間積算値に基づいて、燃料タンク31内の燃料の温度Tf(タンク内油温)が推定される。なお、燃料タンク31内に温度センサを設けて、タンク内油温Tfを実測するようにしてもよい。
【0047】
続いて、ステップS5で、モニタ終了フラグF1が0であるか否かが判定される。このモニタ終了フラグF1は、後で説明するパージモニタ制御ルーチン(図11)において、パージモニタが終了したときには1がセットされ、終了していないときには0がセットされるフラグである。このステップS5で、F1≠0(すなわち、F1=1)であると判定された場合は(NO)、パージモニタが終了しているので、ステップS13で、ハイブリッド車Wが基本運転モードで運転され、今回のルーチンが終了する。
【0048】
他方、ステップS5でF1=0であると判定された場合は(YES)、ステップS6で、アクセル開度αがほぼ0であり、かつ車速Vが下限値V01より大きく上限値V02以下である(すなわちハイブリッド車Wが所定の低速領域に入っている)か否かが判定される。つまり、このステップS6では、ハイブリッド車Wが減速モード(減速時)であるか否かが判定される。
【0049】
このステップS6で、α≒0かつV01<V≦V02であると判定された場合(YES)、すなわちハイブリッド車Wが減速モード(減速時)であると判定された場合は、ステップS7〜S9で、順に、エンジン水温Twが基準水温Tw0以上であるか否かと、タンク内油温Tfが基準油温Tf0以下であるか否かと、タンク内圧確認フラグF2が1であるか否かとが判定される。ここで、基準水温Tw0は、エンジン水温Twがこれより低いと、燃料ベーパのパージが困難(あるいは不可能)となるか、又は空燃比のO2フィードバック制御が困難(あるいは不可能)となるような限界値の近傍に設定される。また、基準油温Tf0は、タンク内油温がこれより高いと、燃料タンク31に負圧を導入したときに液体燃料が大量に気化するおそれが生じるような限界値の近傍に設定される。なお、タンク内圧確認フラグF2は、後で説明するパージモニタ制御ルーチン(図11)において、タンク内圧Pが基準圧力P1以上であり、かつスロットル開度TvがTv1〜Tv2のスロットル小開度領域に入っていれば1がセットされ、そうでなければ0がセットされるフラグである。つまり、タンク内圧確認フラグF2は、パージモニタ(故障診断)が可能な負圧が存在するときには1がセットされ、存在しないときには0がセットされる。
【0050】
かくして、ステップS7〜S9の条件のいずれか1つでも不成立であると判定された場合は(ステップS7〜S9のいずれかがNO)、パージモニタを行うことができないので、今回のルーチンが終了する。
【0051】
他方、ステップS7〜S9の条件のすべてが成立していると判定された場合は(ステップS7〜S9のすべてがYES)、ステップS10で、ハイブリッド車WがパージモニタAモードで運転され、今回のルーチンは終了する。ここで、パージモニタAモードとは、減速モード(減速時)において、燃料噴射弁27からの燃料噴射を停止した状態(燃料カット)でクラッチ6を締結し、かつスロットル開度Tvを小開度Tvbに設定し、燃料を消費することなく吸気通路20に、蒸発燃料回収系統の故障診断(パージモニタ)が可能な負圧を発生させるモードである。なお、このとき、ハイブリッド車Wは減速モードであるので、駆動モータ2は回生モードとなっている。また、この減速中は、エンジン回転数が車輪速の急激な低下に伴って急に落ち込むのを防止するため、クラッチ6の締結力をエンジン回転数が急低下しないようにスリップ制御してもよい。
【0052】
ところで、前記のステップS6で、ハイブリッド車Wが減速モードでないと判定された場合は(NO)、ステップS11で、ラージリーク判定中フラグF3が1であるか否かが判定される。このラージリーク判定中フラグF3は、後で説明するパージモニタ制御ルーチン(図11)において、ラージリーク判定が終了していないときには1がセットされ、終了したときに0がセットされるフラグである。ここで、F≠1(すなわち、F3=0)であると判定された場合は(NO)、ラージリーク判定は終了しているので、ステップS13で、ハイブリッド車Wが基本運転モードで運転され、今回のルーチンが終了する。
【0053】
他方、ステップS11でF3=1であると判定された場合は(YES)、ラージリーク判定はまだ終了していないので、ステップS12で、ハイブリッド車WがパージモニタBモードで運転され、今回のルーチンは終了する。ここで、パージモニタBモードとは、減速モードが終了し、したがって本来はエンジン1を高負荷で運転すべき場合であるのにもかかわらず、吸気負圧を確保するために比較的低負荷で運転するといった、パージモニタ時の運転モードである。このパージモニタBモードでは、エンジン1は、スロットル開度TvがTv1〜Tv2の小開度の範囲内に設定され、空燃比A/Fが理論空燃比(A/F=14.7、λ=1)となるように制御される。このとき、駆動モータ2は、エンジン1のトルク不足を補うために、高出力で駆動される。なお、車速Vがほぼ0のときは、充電モードとなる。
【0054】
以下、図11を参照しつつ、蒸発燃料回収系統の故障診断を実行するパージモニタ制御ルーチンの処理手順を説明する。なお、このパージモニタ制御ルーチンは、一定時間(例えば、20msec)毎に実行される。
図11に示すように、このパージモニタ制御ルーチンでは、まず、ステップS21で、パージ弁43と制御弁40とが開弁され、大気開放弁45が閉弁され、蒸発燃料回収系統にサージタンク25内の負圧が導入される。続いて、ステップS22で、タンク内圧Pが基準圧力P1以上であり、かつスロットル開度Tvが、Tv1より大きくTv2よりは小さいスロットル小開度領域に入っているか否かが判定される。つまり、タンク内圧と吸気負圧とが故障診断を行うのに適した状態となっているか否かが判定される。
【0055】
ステップS22で、P≧P1かつTv1<Tv<Tv2ではないと判定された場合(NO)、すなわち故障診断を行うのに適した状態ではないときには、ステップS32で、モニタ終了フラグF1とタンク内圧確認フラグF2とラージリーク判定中フラグF3とに、それぞれ0がセットされた後、ステップS21に戻る。
【0056】
他方、ステップS22でP≧P1かつTv1<Tv<Tv2でであると判定された場合(YES)、すなわち故障診断を行うのに適した状態である場合は、ステップS23でタンク内圧確認フラグF2に1がセットされ、続いてステップS24でラージリーク判定が行われた後、ステップS25でラージリーク判定中フラグF3に1がセットされる。なお、ラージリーク判定の判定方法は、前記のとおりである。
【0057】
次に、ステップS26でラージリーク判定の結果がOK(合格)であるか否かが判定される。そして、OKでない(ラージリークがある)と判定された場合は(NO)、ステップS33でモニタ成立が確認されれば(YES)、つまりラージリーク判定中の大気圧や外気温等によりラージリーク判定不能状態でないことが確認されれば、ステップS34でラージリークが発生している旨を告知する警報が出力される。続いて、ステップS35でタンク内圧確認フラグF2とラージリーク判定中フラグF3とにそれぞれ0がセットされ、さらにステップS36でモニタ終了フラグF1に1がセットされ、今回のルーチンが終了する。なお、ステップS33でモニタ不成立であると判定された場合は(NO)、警報は出力されず、ステップS37でタンク内圧確認フラグF2とラージリーク判定中フラグF3とにそれぞれ0がセットされ、今回のルーチンが終了する。
【0058】
他方、前記のステップS26で、ラージリーク判定の結果がOKである(ラージリークがない)と判定された場合は(YES)、ステップS27でスモールリーク判定が行われた後、ステップS28でラージリーク判定中フラグF3に0がセットされる。なお、スモールリーク判定の判定方法は前記のとおりである。
【0059】
次に、ステップS29でスモールリーク判定の結果がOK(合格)であるか否かが判定される。そして、OKでない(スモールリークがある)と判定された場合は(NO)、ステップS38でモニタ成立が確認されれば(YES)、つまりスモールリーク判定中の大気圧や外気温等に基づき、スモールリークの判定が不能ではなかったことが確認されれば、ステップS39でスモールリークが発生している旨を告知する警報が出力される。続いて、ステップS40でタンク内圧確認フラグF2に0がセットされ、さらにステップS41でモニタ終了フラグF1に1がセットされ、今回のルーチンが終了する。なお、ステップS38でモニタ不成立であると判定された場合は(NO)、警報は出力されず、ステップS42でタンク内圧確認フラグF2に0がセットされ、今回のルーチンが終了する。
【0060】
他方、ステップS29で、スモールリーク判定の結果がOKである(スモールリークがない)と判定された場合は(YES)、ステップS30でモニタ終了フラグF1に1がセットされ、続いてステップS31でタンク内圧確認フラグF2に0がセットされ、今回のルーチンは終了する。
【0061】
以下、図12を参照しつつ、エンジン始動に際して、蒸発燃料回収系統のパージ弁43及び大気開放弁45を制御するエンジン始動時制御ルーチンの処理手順を説明する。なお、このエンジン始動時制御ルーチンは、一定時間(例えば、20msec)毎に実行される。
図12に示すように、このエンジン始動時制御ルーチンでは、まず、ステップS51でエンジン運転信号が入力されたか否かが判定され、エンジン運転信号が入力されていなければ(NO)、ステップS56でパージ弁43と大気開放弁45とが閉じられ、この後ステップS51に戻る。ここで、パージ弁43と大気開放弁45とを閉じるのは、エンジン始動時にパージガスが吸気通路20に漏れるのを確実に防止するためである。
【0062】
他方、ステップS51でエンジン運転信号が入力されたと判定された場合は(YES)、ステップS52でエンジン運転中であるか否かが判定される。そして、エンジン運転中でなければ(NO)、ステップS53で、エンジン1がクランキングされる。なお、クランキング時に、燃料噴射弁27から燃料が噴射されるのはもちろんである。
【0063】
次に、ステップS54でエンジン1が完爆しているか否かが判定される。ここでは、エンジン回転数が1000r.p.m.以上となったときに完爆しているものと判定するようにしている。そして、ステップS54で完爆していないと判定された場合は(NO)、ステップS53に戻ってクランキングが続行される。他方、ステップS54で完爆していると判定された場合は(YES)、ステップS55で大気開放弁45が開かれ、今回のルーチンが終了する。なお、前記のステップS52で、エンジン運転中であると判定された場合は(YES)、すでにエンジン1は正常に稼働しているので、何もせず今回のルーチンを終了する。
【0064】
以下、図13を参照しつつ、エンジン1の燃料噴射と、蒸発燃料回収系統のパージとを制御する燃料制御ルーチンの処理手順を説明する。なお、この燃料制御ルーチンは、所定のクランク角となる毎に実行される。
図13に示すように、この燃料制御ルーチンでは、まず、ステップS61で、アクセル開度α、吸入空気量Qa、エンジン水温Tw、エンジン回転数Ne、スロットル開度Tv、O2濃度Ox(空燃比)等の各種データ(制御情報)が入力される。
【0065】
続いて、ステップS62で基本燃料噴射量Fbが算出(演算)される。ここで、基本燃料噴射量Fbは、スロットル開度Tv、エンジン回転数Ne等に基づいて、可及的に高効率運転が行われるように好ましく設定される。さらに、ステップS63で、エンジン水温Twに基づいて燃料噴射量補正値Cが算出(演算)される。ここで、燃料噴射量補正値Cは、基本的には、エンジン水温Twが低いときほど燃料噴射量が増量されるように好ましく設定されている。
【0066】
次に、ステップS64で、エンジン水温Twが基準水温Tw0を超えている(高い)か否かが判定される。ここで、基準水温Tw0は、これ以下では空燃比ないしは燃料噴射量のO2フィードバック制御が困難となる境界値の近傍に設定される。このステップS64で、Tw≦Tw0であると判定された場合は(NO)、空燃比のO2フィードバック制御を行うことは好ましくないので、ステップS67でフィードバック補正値cfbが0とされる(O2フィードバック制御は実行されない)。
【0067】
他方、ステップS64で、Tw>Tw0であると判定された場合は(YES)、空燃比ないしは燃料噴射量のO2フィードバック制御が行われる。具体的には、まずステップS65でO2濃度Ox(実空燃比A/F)が目標O2濃度Ox0(目標空燃比)以上であるか否かが判定される。ここで、Ox≧Ox0であれば(YES)、実空燃比が目標空燃比よりもリーンであるので、ステップS66で、フィードバック補正値cfbが所定の補正量Δcfbだけ加算される(燃料噴射量が増加する)。他方、Ox<Ox0であれば(NO)、実空燃比が目標空燃比よりもリッチであるので、ステップS68で、フィードバック補正値cfbが所定の補正量Δcfbだけ減算される(燃料噴射量が減少する)。
【0068】
この後、ステップS69で、次の式1により、最終燃料噴射量F、すなわち燃料噴射弁27から実際に噴射すべき燃料量が算出(演算)される。
【数1】
F=Fb+C+cfb……………………………………………………式1
ただし、
F:最終燃料噴射量
Fb:基本燃料噴射量
C:燃料噴射量補正値
cfb:フィードバック補正値
【0069】
次に、ステップS70で、噴射タイミングであるか否かが判定され、噴射タイミングでなければ(NO)、このステップS70が繰り返し実行され、噴射タイミングに達すれば(YES)、ステップS71で燃料噴射弁27から燃料が噴射される。
【0070】
続いて、ステップS72で、再びエンジン水温Twが基準水温Tw0を超えている(高い)か否かが判定される。ここで、Tw≦Tw0であれば(NO)、ステップS77でパージ弁43が閉じられ、今回のルーチンは終了する。すなわち、燃料ベーパの吸気通路20(サージタンク25)へのパージは実行されない。前記のとおり、Tw≦Tw0の場合は、空燃比のO2フィードバック制御が実行されないので、燃料ベーパのパージに起因する空燃比のずれないしは乱れを是正することができないからである。
【0071】
他方、ステップS72でTw>Tw0であると判定された場合は(YES)、空燃比のO2フィードバック制御が実行されているので、燃料ベーパのパージが実行される。具体的には、まずステップS73でフィードバック補正値cfbになまし処理が施され、cfbなまし値に基づいて空燃比A/Fのずれ量ΔA/Fが算出(演算)される。続いて、ステップS74で、空燃比ずれ量ΔA/Fが、所定の基準ずれ量ΔA/F0以上であるか否か、すなわち実空燃比がリーン側にずれているか否かが判定される。この燃料制御ルーチンでは、空燃比ずれ量ΔA/Fが大きいとき、すなわち実空燃比がリーン側にずれているときには、迅速に該ずれを是正するために燃料ベーパのパージ量を増加させるようにしている。
【0072】
かくして、ステップS74で、ΔA/F≧ΔA/F0であると判定された場合(YES)、すなわち空燃比がリーン側にずれている場合は、ステップS75でパージ弁43の開度が所定量ΔPuだけ増加させられ、燃料ベーパのパージ量が増加させられる。他方、ΔA/F<ΔA/F0であると判定された場合は(NO)、ステップS78でパージ弁43の開度が所定量ΔPuだけ減少させられ、燃料ベーパのパージ量が減少させられる。
【0073】
この後、ステップS76でパージ弁43が駆動されて燃料ベーパの吸気通路20(サージタンク25)へのパージが実行され、今回のルーチンが終了する。
【0074】
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・開放(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。
【0075】
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。
【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】 蒸発燃料回収系統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である。
【図11】 パージモニタ制御ルーチンのフローチャートである。
【図12】 エンジン始動時制御ルーチンのフローチャートである。
【図13】 燃料制御ルーチンのフローチャートである。
【図14】 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15】 タンク内油温のエンジン運転時間積算値に対する変化特性を示す図である。
【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、16…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、23…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。

Claims (9)

  1. それぞれ駆動輪を駆動することができる、電動式の駆動モータと、吸気通路に配置されたスロットル弁を有するエンジンとが設けられ、車両の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を判定する異常判定手段と、
    車両減速時に、上記スロットル弁を閉成させる減速時スロットル制御手段とが設けられ、
    上記異常判定手段が、上記スロットル弁の閉成中に、上記吸気通路に発生する負圧を上記蒸発燃料回収系統に導入するようになっ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. 上記車両減速時に、上記駆動輪と上記エンジンとが力学的に連結されるようになってい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. 上記異常判定手段が、上記エンジンの運転状態が異常判定に適した所定の運転状態にあるときに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2に記載のハイブリッド車の故障診断装置。
  4. 上記異常判定に適した所定の運転状態が、上記燃料タンク内の燃料の温度が低いと判断される状態であることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド車の故障診断装置。
  5. 上記エンジンに、エンジン温度が基準値より高いときに実空燃比が目標空燃比となるように、該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、
    上記異常判定に適した所定の運転状態が、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3又は4に記載のハイブリッド車の故障診断装置。
  6. 上記減速時スロットル制御手段によって車両減速時にスロットル制御が行われているときには、上記エンジンへの燃料供給量が0に設定されるようになっていることを特徴とする請求項1〜5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。
  7. それぞれ駆動輪を駆動することができる、電動式の駆動モータと、吸気通路に配置されたスロットル弁を有するエンジンとが設けられ、車両の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を判定する異常判定手段と、
    車両減速時に上記スロットル弁を閉成させる減速時スロットル制御手段と、
    エンジン温度が所定値より高いときに実空燃比が目標空燃比となるように、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とが設けられていて、
    上記異常判定手段が、上記スロットル弁の閉成中に、上記吸気通路に発生する負圧を上記蒸発燃料回収系統に導入するようになっており、
    上記減速時スロットル制御手段によって、車両減速時にスロットル制御が行われているときには、上記エンジンへの燃料供給量が0に設定されるようになっており、
    かつ、上記負圧導入が所定期間行われるとともに、該所定期間内に上記車両減速が終了したときには、この後エンジンへの燃料供給量が0から復帰させられ、負圧導入が継続されるようにスロットル開度及び燃料供給量が制御されるようになっ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。
  8. 上記エンジンが、車両負荷が大きいときに稼働するようになっていることを特徴とする請求項1〜7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. 上記エンジン稼働時に上記エンジンが低回転高負荷状態となるように、スロットル開度及び燃料供給量が制御されるようになっていることを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド車の故障診断装置。
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