JP5774530B2

JP5774530B2 - ハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置

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Publication number: JP5774530B2
Application number: JP2012073577A
Authority: JP
Inventors: 秀章上原; 邦夫坂田
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013203194A

Description

本発明はハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置に係り、詳しくは走行用電力源であるエンジンの排気系に設けられた空燃比センサの学習処理を実行する学習装置に関する。

この種の空燃比センサはエンジンの排気空燃比を検出するために用いられ、排気空燃比と相関する排ガスの空気過剰率を指標としたλ制御などの各種エンジン制御に利用されている。例えばディーゼルエンジンのλ制御では、アクセル開度及びエンジン回転速度から算出した燃料噴射量に基づきエンジンの燃料噴射弁を駆動制御する一方、エンジン回転速度及び燃料噴射量に基づき目標空気過剰率を算出し、空燃比センサの出力から算出した実際の空気過剰率が目標空気過剰率となるようにＥＧＲ弁や吸気絞り弁などの開度をフィードバック制御することにより、燃費向上や排ガス特性の改善などを図っている。
空燃比センサの出力は経年劣化などに起因してドリフトなどの検出誤差を生じることから、定期的に学習処理を実行して学習値を逐次更新し、その学習値に基づきセンサ出力を補正している（例えば、特許文献１参照）。当該特許文献１に開示された学習処理はＯ₂センサを対象としたものであり、降坂路の走行中にエンジンを燃料カット復帰させる際に燃料噴射量を所定増量値により補正し、センサ出力が所定値を上回った時点の所定増量値に基づき学習値を更新している。

一方、特許文献１の技術のように燃料増量によりエンジンの排気空燃比を変化させて学習処理を実行する手法とは別に、排気空燃比を特定可能なエンジン運転状態のときに学習処理を行う手法もある。例えば車両減速時のエンジンは燃料カットされて、駆動輪側から逆に駆動されながらエンジンブレーキを駆動輪に作用させている。そして、燃料カット中のエンジンは、吸入空気を筒内で燃焼させることなくそのまま排出することから、このときの排気空燃比は大気相当値となる。そこで、車両減速時の燃料カット中に、実際の排気空燃比である大気相当値とセンサ出力との比較に基づき学習処理を実行している。

特開平９−２８７５０４号公報

ところで、近年では走行用動力源としてエンジン及び電動機を備えたハイブリッド車両が実用化されており、このようなハイブリッド車両に搭載されたエンジン制御にも空燃比センサが利用されているため、上記学習処理が必要となる。
ハイブリッド車両には種々の形式が存在するが、基本的にクラッチの断接に応じて動力伝達状態を切り換えることにより、エンジンや電動機の駆動力を任意に駆動輪側に伝達して走行可能としている。電動機は回生制御によりジェネレータとしても機能するため、例えば車両の減速時には駆動輪側から電動機を逆に駆動して発電させており、これにより減速エネルギを電力として回収して後の電動機の駆動に利用している。この車両減速時においてエンジンブレーキが駆動輪に作用すると電動機による発電量が減少してしまうため、クラッチの切断によりエンジンを駆動輪側から切り離した上でアイドル運転または停止させている。

上記のように空燃比センサの学習処理を実行するには、エンジンを燃料カットしながら駆動輪からの逆駆動などにより回転駆動する必要がある。しかし、アイドル運転や停止ではそれらの条件が満たされないため、結果として空燃比センサの学習処理を実行できないという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電動機の回生制御により減速エネルギを電力として回収できると共に、空燃比センサの学習処理を必要に応じて適切且つ確実に実行することができるハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジン及び電動機の駆動力を変速機を介して任意に駆動輪に伝達して走行し、減速時にはエンジンと駆動輪との間に配設されたクラッチを切断してエンジンを該駆動輪側から切り離し、回生制御手段により電動機を回生制御して駆動輪側からの逆駆動により発電させる一方、エンジンの排気系に設けられた空燃比センサの出力に基づきエンジンを制御して運転させるハイブリッド車両において、空燃比センサの学習処理の要否を判定し、判定に基づき学習処理の実行を要求する学習処理要求手段と、車両が減速中か否かを判定する減速判定手段と、変速機の変速段を検出する変速段検出手段と、学習処理要求手段により学習処理の実行が要求されると共に、減速判定手段により車両の減速中が判定され、且つ変速段検出手段により所定ギヤ段以上の変速段が検出されている場合に、空燃比センサの学習処理を許可する学習処理許可手段と、学習処理許可手段により学習処理が許可された場合に、クラッチを接続してエンジンを駆動輪側からの駆動によりモータリングさせるモータリング制御手段と、駆動輪によるエンジンのモータリング中にエンジンを燃料カットする燃料カット手段と、エンジンの燃料カット中に空燃比センサの学習処理を実行する学習手段とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１において、車両が走行中の路面の勾配を推定する路面勾配推定手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段とを備え、学習処理許可手段が、学習処理の実行要求、車両減速、及び変速段に関する各条件が満たされている場合であっても、路面勾配推定手段により推定された路面勾配が予め設定された所定勾配よりも登坂側である場合、或いは車速検出手段により検出された車速が予め設定された第１の車速よりも低い場合には、学習処理を許可しないようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項１において、ブレーキ操作により車両に作用している制動力を検出する制動力検出手段と、車両の走行速度を検出する車速検出手段とを備え、学習処理許可手段が、学習処理の実行要求、車両減速、及び変速段に関する各条件が満たされている場合であっても、制動力検出手段により検出された制動力が予め設定された所定制動力よりも大きく、且つ車速検出手段により検出された車速が予め設定された第２の車速よりも低い場合には、学習処理を許可しないようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至３において、変速機が、２系統のクラッチ及び歯車機構からなるデュアルクラッチ式変速機として構成され、デュアルクラッチ式変速機の何れか一方のクラッチを接続して対応する歯車機構の何れかの変速段を介して動力伝達しているときに、他方のクラッチを切断して対応する歯車機構を次に予測される変速段に予め切り換えるプリセレクトを実行し、その後の変速タイミングで一方クラッチを接続すると共に他方のクラッチを切断することにより変速を完了する変速制御手段を備え、学習処理許可手段が、動力伝達中の一方の歯車機構が前記所定ギヤ段以上の変速段の場合であっても、所定ギヤ段よりも低速ギヤ側の変速段が他方の歯車機構でプリセレクトされている場合には、学習処理を許可しないようにしたものである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４において、回生制御手段が、学習手段による学習処理の実行中においても電動機の回生制御を継続するものである。

以上説明したように請求項１の発明のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置によれば、エンジンの排気系に設けられた空燃比センサの学習処理の実行が要求されると共に、車両の減速中が判定され、且つ所定ギヤ段以上の変速段が検出されている場合に、クラッチを接続してエンジンを駆動輪側からの駆動によりモータリングすると共に、エンジンを燃料カットして学習処理を実行するようにした。
従って、車両の減速時であっても上記各条件が成立している場合には、学習処理の実行要求に応じて空燃比センサの学習処理を必要に応じて適切且つ確実に実行できる。このため、正確な空燃比センサの出力に基づき各種制御を適切に実行でき、ひいては燃費向上や排ガス特性の改善などを達成することができる。

請求項２の発明のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置によれば、請求項１に加えて、車両が走行中の路面勾配が所定勾配よりも登坂側である場合、或いは車速が第１の車速よりも低い場合に学習処理を許可しないようにした。この場合には、学習処理が完了する以前に次変速段への切換が開始されて学習処理が中止される可能性が高いが、このような事態を回避でき、結果として路面勾配や車速に関わらず学習処理を確実に完了することができる。
請求項３の発明のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置によれば、請求項１に加えて、車両の制動力が所定制動力よりも大きく、且つ車速が第２の車速よりも低い場合に学習処理を許可しないようにした。この場合には、間もなく車両が停止して学習処理が中止される可能性が高いが、このような事態を回避でき、結果として車両の制動力や車速に関わらず学習処理を確実に完了することができる。

請求項４の発明のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置によれば、請求項１乃至３に加えて、変速機がデュアルクラッチ式変速機として構成され、力伝達中の一方の歯車機構が所定ギヤ段に相当する変速段の場合であっても、所定ギヤ段よりも低速ギヤ側の変速段が他方の歯車機構でプリセレクトされている場合には学習処理を許可しないようにした。この場合には、間もなく車両が停止して学習処理が中止される可能性が高いが、このような事態を回避でき、結果として学習処理をより確実に完了することができる。
請求項５の発明のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置によれば、請求項１乃至４に加えて、学習処理の実行中にも電動機の回生制御を継続するようにした。回生制御を中止してしまうと車両の減速度が低下して乗員が違和感を受けるが、このような事態を未然に防止することができる。

実施形態の空燃比センサの学習装置が適用されたハイブリッド電気自動車を示す全体構成図である。車両ＥＣＵが実行する学習処理ル−チンを示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化したハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の空燃比センサの学習装置が適用されたハイブリッド車両を示す全体構成図である。ハイブリッド車両はトラックとして構成されており、走行用動力源としてディーゼルエンジン（以下、エンジンという）１が搭載されている。エンジン１の出力軸１ａは車両後方（図の右方）に突出し、自動変速機（以下、単に変速機という）２の入力軸２ａに接続されている。変速機２は前進６段（１速段〜６速段）及び後退１段を備えており、エンジン１の動力は入力軸２ａを介して変速機２に入力された後に、変速段に応じて変速されて出力軸２ｂから差動装置１２及び駆動軸１３を介して左右の駆動輪１４に伝達されるようになっている。

変速機２は、所謂デュアルクラッチ式変速機として構成されており、走行用動力源としての電動機３を内蔵している。当該デュアルクラッチ式変速機の詳細は、例えば特開２００９−０３５１６８号公報などに記載されているため、本実施形態では概略説明にとどめる。このため、図１では変速機２を実際の機構とは異なる模式的な表現で示しており、以下の説明でも変速機２の構成及び作動状態を概念的に述べる。
周知のようにデュアルクラッチ式変速機は、奇数変速段と偶数変速段とを相互に独立した動力伝達系として設け、何れか一方で動力伝達しているときに他方を次に予測される次変速段に予め切り換えておくことにより、動力伝達を中断することなく次変速段への切換を完了するシステムである。

即ち、図１に示すように、変速機２の入力軸２ａにはクラッチＣ１を介して奇数変速段（１,３,５速段）からなる奇数歯車機構Ｇ１が接続されると共に、同じく入力軸２ａにはクラッチＣ２及び電動機３を介して偶数変速段（２,４,６速段）からなる偶数歯車機構Ｇ２が接続されている。これらの歯車機構Ｇ１,Ｇ２の出力側は上記した共通の出力軸２ｂに連結されている。
なお、図１では両クラッチＣ１，Ｃ２を並列的に示しているが、実際には変速機２内のスペース効率化のために、クラッチＣ１を内周側としクラッチＣ２を外周側とした内外２重に配設されている。また、図１では説明の便宜上、後退変速段を省略している。

クラッチＣ１，Ｃ２にはそれぞれ油圧シリンダ６が接続され、両油圧シリンダ６は電磁弁７が介装された油路８を介して油圧供給源９に接続されている。電磁弁７の開弁時には油圧供給源９から油路８を介して油圧シリンダ６に作動油が供給され、油圧シリンダ６が作動して対応するクラッチＣ１，Ｃ２が切断状態から接続状態に切り換えられる。
一方、電磁弁７が閉弁すると、作動油の供給中止により油圧シリンダ６が作動しなくなることから、クラッチＣ１，Ｃ２は図示しないプレッシャスプリングにより接続状態から切断状態に切り換えられる。なお、クラッチＣ１，Ｃ２の駆動方式はこれに限ることはなく、例えば油圧駆動に代えてエア駆動を採用してもよい。

また、変速機２の奇数歯車機構Ｇ１及び偶数歯車機構Ｇ２にはそれぞれギヤシフトユニット１０が設けられている。図示はしないがギヤシフトユニット１０は、歯車機構Ｇ１,Ｇ２内の各変速段に対応するシフトフォークを作動させる複数の油圧シリンダ、及び各油圧シリンダを作動させる複数の電磁弁を内蔵している。ギヤシフトユニット１０は油路１１を介して上記した油圧供給源９と接続されており、油圧供給源９から供給される作動油が各電磁弁により切り換えられ、対応する油圧シリンダによりシフトフォークが操作されて歯車機構Ｇ１,Ｇ２の変速段が切り換えられる。

変速時において、基本的にインナクラッチＣ１及びアウタクラッチＣ２の断接状態は常に逆方向に切り換えられる。このため、一方のクラッチＣ１,Ｃ２の接続により対応する歯車機構Ｇ１,Ｇ２の何れかの変速段が達成されて動力伝達されているときには、他方のクラッチＣ１,Ｃ２が切断されることで対応する歯車機構Ｇ１,Ｇ２では何れの変速段も動力伝達していない状態にある。よって、他方の歯車機構Ｇ１,Ｇ２では、事前に次変速段（現在の変速段に隣接する高ギヤ側または低ギヤ側の変速段）に予め切り換えるプリセレクトが可能になり、その後に変速タイミングに至ると、インナクラッチＣ１及びアウタクラッチＣ２の断接状態を逆転させることにより動力伝達を中断することなく変速が完了する。

図示はしないが、電動機３は内外２重に配設されたロータ及びステータから構成され、ロータを回転可能に支持する回転軸がクラッチＣ２の出力側及び偶数歯車機構Ｇ２の入力側に接続されている。電動機３にはインバータ４を介して走行用のバッテリ５（高電圧バッテリ）が電気的に接続され、インバータ４により電動機３の力行制御及び回生制御が行われるようになっている。
電動機３の力行制御では、走行用バッテリ５に蓄えられた直流電力がインバータ４により交流電力に変換されて電動機３に供給され、電動機３がモータ作動して駆動力を偶数歯車機構Ｇ２に入力する。また、車両減速時に行われる電動機３の回生制御では、駆動輪１４側からの逆駆動により電動機３がジェネレータ作動して回生制動力を発生すると共に、発電した交流電力をインバータ４により直流電力に変換して走行用バッテリ５に充電する（回生制御手段）。

車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタなどを備えた車両ＥＣＵ（制御ユニット）１７が設置されている。車両ＥＣＵ１６はエンジンＥＣＵ１７、インバータＥＣＵ１８並びに走行用バッテリＥＣＵ１９からの情報、或いは以下に述べるセンサ類からの情報などに基づき車両全体の統合的な制御を行う。この車両ＥＣＵ１６からの指令に基づきエンジンＥＣＵ１７（エンジン制御手段）がエンジン１の制御を、インバータＥＣＵ１８が電動機３の制御を、バッテリＥＣＵ１９が走行用バッテリ５の管理をそれぞれ個別に独立して実行する。
車両ＥＣＵ１６の入力側には、クラッチＣ１の出力側の回転速度Ｎc1を検出するクラッチ回転速度センサ２３、クラッチＣ２の出力側の回転速度Ｎc2（＝電動機３の回転速度）を検出するクラッチ回転速度センサ２４、歯車機構Ｇ１,Ｇ２の変速段を検出するギヤ位置センサ２５（変速段検出手段）、及び変速機２の出力軸２ｂに設けられて車速Ｖを検出する車速センサ２８（車速検出手段）、セレクトレバー２９の位置を検出するレバー位置センサ３０、ブレーキペダル３４に対する踏力に応じて発生するブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサ３５（制動力検出手段）などのセンサ類が接続されている。また、車両ＥＣＵ１６の出力側には、上記したクラッチＣ１，Ｃ２の電磁弁７、ギヤシフトユニット１０の各電磁弁などのデバイス類が接続されている。

例えば車両ＥＣＵ１６は、エンジンＥＣＵ１７を介して入力されるアクセル開度θaccなどから車両１の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクをエンジン１が発生するトルク及び電動機３が発生するトルクに配分する。また、これと並行して要求トルク、車両の走行状態、エンジン１及び電動機３の運転状態、或いは走行用バッテリ５のＳＯＣなどに基づき車両の走行モード（エンジン走行、モータ走行、エンジン・モータ走行）を選択し、選択した走行モードを実行すべくエンジンＥＣＵ１７及びインバータＥＣＵ１８に指令を出力すると共に、所定のシフトマップに基づき決定した目標変速段を達成すべく変速機２の変速制御を実行する（変速制御手段）。
エンジンＥＣＵ１７は、車両ＥＣＵ１６によって設定された走行モード及びエンジントルクを達成するように、エンジン１を制御して運転させる。エンジンＥＣＵ１７の入力側には、エンジン１の回転速度Ｎeを検出するエンジン回転速度センサ２２、アクセルペダル２６の開度θaccを検出するアクセルセンサ２７が接続されている。また、このようなエンジン制御として、本実施形態では排ガスの空気過剰率を指標としたλ制御を実行している。そのためにエンジン１の排気通路３１に設けられた排気浄化装置３２（後述するＤＰＦを含む）の下流位置には空燃比センサ３３が設置され、排気空燃比に略比例する空燃比センサ３３の出力がエンジンＥＣＵ１７に入力されるようになっている。

λ制御については周知であるため概略説明にとどめるが、例えば、アクセル開度θacc及びエンジン回転速度Ｎeから算出した燃料噴射量に基づきエンジン１の燃料噴射弁を駆動制御する一方、エンジン回転速度Ｎe及び燃料噴射量に基づき目標空気過剰率を算出し、空燃比センサ３３の出力から算出した実際の空気過剰率が目標空気過剰率となるように、エンジンに備えられた図示しないＥＧＲ弁や吸気絞り弁などの開度をフィードバック制御している。なお、当該λ制御の内容については、これに限定されるものではなく任意に変更可能である。
また、インバータＥＣＵ１８は、車両ＥＣＵ１６によって設定された走行モード及び電動機３のトルクを達成するように、インバータ４を駆動制御して電動機３を作動させる。
また、バッテリＥＣＵ１９は、走行用バッテリ５の温度、走行用バッテリ５の電圧、インバータ４と走行用バッテリ５との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果から走行用バッテリ１８のＳＯＣを求め、求めたＳＯＣを検出結果と共に車両ＥＣＵ１６に出力する。

ところで、空燃比センサ３３の出力は経年劣化などに起因して検出誤差を生じるため定期的に学習処理を実行する必要があり、通常のエンジン車両では、減速時のエンジン１の燃料カット中に学習処理を実行している。
しかしながら、本実施形態のようなハイブリッド車両では車両の減速エネルギを電力として回収するために、減速時にはインバータＥＣＵ１８により電動機３を回生制御して駆動輪１４側からの逆駆動により発電させている。エンジンブレーキが駆動輪１４に作用すると電動機３の発電量が減少するため、このときのエンジン１はクラッチＣ２の切断により駆動輪１４側から切り離されてアイドル運転しており、結果として空燃比センサ３３の学習処理を実行できないという問題があった。

このような不具合を鑑みて本発明者は、所定のギヤ段よりも高速ギヤ側の変速段で車両を減速させている場合には、学習処理を実行可能なことを見出した。即ち、車両の減速時にクラッチＣ１，Ｃ２を接続すればエンジン１が駆動輪１４側から駆動され（所謂モータリング）、燃料カット可能な状態を作り出すことができる。但し、低速ギヤ側の変速段では学習処理が完了する以前に次変速段への切換が開始され、変速の際の回転同期のためにエンジン１の燃料カットが中断されてしまうため学習処理を完了できない。
これに対して所定ギヤ段以上の変速段では、当該変速段の継続期間が比較的長いことから、その間（当該変速段への変速完了から次変速段への変速開始までの期間中）に学習処理を完了することができる。以上の知見に基づき本実施形態では、所定のギヤ段以上の変速段での減速時に空燃比センサ３３の学習処理を実行しており、以下、当該学習処理を実行するために車両ＥＣＵ１６が実行する制御について述べる。

図２は車両ＥＣＵ１６が実行する学習処理ル−チンを示すフローチャートであり、車両のイグニションスイッチがオンされているときに所定の制御インターバルで実行される。
まず、ステップＳ２でエンジンＥＣＵ１７から空燃比センサ３３の学習処理の実行要求が入力されたか否かを判定する（学習処理許可手段）。エンジンＥＣＵ１７側ではエンジン運転中に常に空燃比センサ３３の学習処理の要否を判定しており（学習処理要求手段）、学習処理の実行が必要と判定したときには車両ＥＣＵ１６側に実行要求を出力している。
上記のように基本的にハイブリッド車両は、車両減速時には電動機３の回生制御のために空燃比センサ３３の学習処理を実行しない。しかし、例えば車両の減速に際してエンジン１の排気ブレーキを作動させる場合は、必然的にエンジンブレーキを駆動輪１４側に作用させるべくクラッチＣ１，Ｃ２が接続されて、エンジン１が駆動輪１４側から逆駆動されるため、エンジンＥＣＵ１７により学習処理が実行される。

このような機会に学習処理が実行されている場合、車両ＥＣＵ１６は学習処理の実行要求を入力することなくステップＳ２でＮo（否定）の判定を下して一旦ルーチンを終了する。また、学習処理の実行要求を入力してステップＳ２でＹes（肯定）の判定を下した場合には、ステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、前回の学習処理から予め設定された所定時間が経過したか否かを判定する。減速時の学習処理では、駆動輪１４側からのエンジン駆動分だけ電動機３の回生発電量が減少するため、頻繁な実行は望ましくない。このため、たとえエンジンＥＣＵ１７からの学習処理の実行要求が入力されても、前回から所定時間が経過していない場合には学習処理の実行を禁止しているのである。

ステップＳ４の判定がＹesのときにはステップＳ６に移行し、エンジンＥＣＵ１７を介して入力されるアクセル開度θaccの情報からアクセル操作が中止されて車両が減速中であるか否かを判定する（減速判定手段、学習処理許可手段）。判定がＮoのときにはステップＳ６でクラッチＣ１，Ｃ２を切断した後にルーチンを終了する。なお、ステップＳ６の処理は、既に学習処理のために何れかのクラッチＣ１，Ｃ２が接続されている場合を想定したものであり、ルーチンの開始当初は未だクラッチＣ１，Ｃ２が切断状態にあることから、車両ＥＣＵ１６はステップＳ６で何ら処理することなくルーチンを終了する。
また、ステップＳ６の判定がＹesのときにはステップＳ１０に移行し、予め設定された学習許可条件が成立しているか否かを判定する。本実施形態では、以下に列挙する全ての要件が満たされたときに学習許可条件が成立したと判断する。

１）アクセル操作されていないこと（θacc＝0）。
２）走行変速段（シフトマップに基づく目標変速段）が所定ギヤ段以上であること（学習処理許可手段）。
３）奇数歯車機構Ｇ１が所定ギヤ段以上であること（学習処理許可手段）。
４）路面勾配θが予め設定された所定勾配よりも降坂側であり、且つ車速Ｖが予め設定された第１の車速よりも高いこと（学習処理許可手段）。
５）ブレーキ液圧が所定値よりも低いか、或いは車速Ｖが予め設定された第２の車速よりも高いこと（学習処理許可手段）。
６）ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）が非再生中であること。

要件１）は、アクセル操作によりエンジン１の燃料カットが中止されると学習処理を継続できないことから、このような場合を除外する目的で実施される。
要件２）は、学習処理の完了以前に次変速段への切換が開始されてしまう低速ギヤ側の変速段を除外する目的で実施される。本実施形態では、具体的には所定ギヤ段として４速が設定されており、４，５，６速にあるときに要件２）が満たされる。但し、所定ギヤ段の設定はこれに限ることはない。例えば変速機２の変速段数を変更した場合、或いは変速段数が同一であっても各変速段のギヤ比を変更した場合などには、当然所定ギヤ段が相違することになる。

要件３）は、要件２）を補足するものであり、走行変速段が所定ギヤ段以上であっても、プリセレクト側の変速段が所定ギヤ段未満の場合には、これを除外する目的で実施される。具体的には、走行変速段として偶数歯車機構Ｇ２で４速が選択されて要件２）を満足している場合、奇数歯車機構Ｇ１では車両の走行状態に基づき３速か５速がプリセレクトされる。しかし、３速がプリセレクトされている場合には、間もなく車両が停止する可能性が高い。停車の直前にはクラッチ切断により燃料カットが中止され、それに伴って学習処理も中止されてしまうため、このような状況での学習処理の開始を防止するための対策である。
要件４）は、路面勾配θ及び車速Ｖの影響を考慮したものである。所定勾配としては緩やかな登坂路に相当する路面勾配θが設定されており、これよりも実際の路面勾配θが降坂側にあり（より緩やかな登坂路、平坦路、降坂路）且つ車速Ｖが高いときには、学習処理の完了まで現変速段が継続されることが予測できる。しかし、それ以外の場合には、学習処理が完了する以前に次変速段（低速ギヤ側の変速段）への切換が開始されて学習処理が完了以前に中止される可能性が高い。そこで、このような場合を除外する目的で実施される。

これにより路面勾配θ及び車速Ｖに起因する学習処理の中止を未然に回避でき、結果として路面勾配θや車速Ｖに関わらず学習処理を確実に完了することができる。なお、路面勾配θを推定するための手法は種々の文献に開示されており、例えば特開２００３−０９７９４５号公報に記載されたものを用いることができる。当該公報の技術では、加速度センサにより検出された前後加速度から車輪速センサにより検出された実際の前後加速度を減算することで路面勾配θに起因する加速度を求め、この路面勾配θによる加速度を角度換算して路面勾配θを求めている（路面勾配推定手段）。

要件５）は、ブレーキ操作及び車速Ｖの影響を考慮したものである。比較的車速Ｖが低い状況でブレーキ操作が行われた場合には間もなく車両が停止する可能性が高く、学習処理が中止されてしまう。このような状況での学習処理の開始を防止するための対策である。これによりブレーキ操作及び車速Ｖに起因する学習処理の中止を未然に回避でき、結果として路面勾配θや車速Ｖに関わらず学習処理を確実に完了することができる。
要件６）は、エンジン負荷の増加や排気空燃比への影響があるＤＰＦ再生中を除外する目的で実施される。

学習許可条件が成立していないとしてステップＳ１０でＮoの判定を下したときには、上記ステップＳ８を経てルーチンを終了する。また、ステップＳ１０の判定がＹesのときにはステップＳ１２に移行し、減速学習時の変速段の切換を実行する。図１の全体構成図から明らかなように、電動機３は偶数歯車機構Ｇ２のみを介して駆動輪１４側と接続されているため、車両の走行時において変速マップから目標変速段として奇数変速段が決定された場合には、その目標変速段に隣接する高速ギヤ側或いは低速ギヤ側の偶数変速段で代用している。
この点は減速時も同様であり、偶数歯車機構Ｇ２の何れかの変速段を介して駆動輪１４側から電動機３を逆駆動しながら回生制御により発電している。このような電動機３の回生制御は学習処理の実行中も実行され、目標変速段として奇数変速段が決定されている場合には、減速学習時の変速制御としてステップＳ１４の処理により奇数歯車機構Ｇ１で目標変速段が達成される。

その後、車両ＥＣＵ１６はステップＳ１４で目標変速段を達成している側のクラッチＣ１，Ｃ２を接続し（モータリング制御手段）、続くステップＳ１６でインバータＥＣＵ１８に対して電動機３の回生制御を指令する。
従って、目標変速段として偶数変速段が決定され、偶数歯車機構Ｇ２で目標変速段が達成されているときにはクラッチＣ１を切断したままクラッチＣ２が接続される。このため、上記のように偶数歯車機構Ｇ２の何れかの変速段（目標変速段に相当）を介して電動機３を逆駆動しながら、クラッチＣ２を介してエンジン１がモータリングされる。
また、目標変速段として奇数変速段が決定され、奇数歯車機構Ｇ２で目標変速段が達成されているときにはクラッチＣ２を切断したままクラッチＣ１が接続される。このため、偶数歯車機構Ｇ２の何れかの変速段を介して電動機３を逆駆動しながら、奇数歯車機構Ｇ１の何れかの変速段（目標変速段に相当）及びクラッチＣ１を介してエンジン１がモータリングされる。

このようにして所定ギヤ段以上の変速段での車両減速中には、電動機３の回生制御と並行してエンジン１のモータリングが実行される。そして、アイドル回転速度以上でエンジン１が回転することにより、エンジンＥＣＵ１７は燃料噴射が不要であると判断して燃料カットを実行する（燃料カット手段）。車両ＥＣＵ１６は続くステップＳ１８でエンジンＥＣＵ１７に空燃比センサ３３の学習処理の開始を指令する（学習手段）。
学習処理の開始指令に応じてエンジンＥＣＵ１７側では空燃比センサ３３の学習処理が開始される。なお、本実施形態では学習処理に際してＥＧＲ制御及び排気ブレーキの作動が中止されるが、これに限ることはなく任意に変更可能である。

続くステップＳ２０ではエンジンＥＣＵ１７から学習処理の成功が入力されたか否かを判定し、ステップＳ２２でエンジンＥＣＵ１７から学習処理の失敗が入力されたか否かを判定する。何れかの処理でＹesの判定を下した場合には学習処理を継続する必要がないことから、上記ステップＳ８で接続中のクラッチＣ１，Ｃ２を切断した後にルーチンを終了する。従って、それ以降はエンジン駆動が中止されて通常の減速状態に復帰し、全ての減速エネルギが電動機３の回生制御により電力として回収されることになる。
また、ステップＳ２０，２２の何れの処理でもＮoの判定を下したときには上記ステップＳ６に戻り、ステップＳ６，１０〜２２の処理を繰り返す。エンジンＥＣＵ１７側では学習処理を継続し、この学習処理の実行中にアクセル操作の開始によりステップＳ６の判定がＮoになった場合、及び学習許可条件の非成立に基づきステップＳ１０の判定がＮoになった場合には、ステップＳ８の処理を実行する。結果として学習処理は中止され、車両は通常の減速状態に復帰する。

以上のように本実施形態のハイブリッド車両における空燃比センサ３３の学習装置によれば、アクセル操作の中止による車両の減速中において変速段が所定ギヤ段以上などの学習許可条件が成立した場合には、クラッチＣ１，Ｃ２を接続して駆動輪１４側からの駆動によりエンジン１をモータリングしている。
このため、通常の減速時にはアイドル運転のために燃料噴射を実行する必要があったエンジン１を燃料カットすることができ、結果として空燃比センサ３３の学習処理を必要に応じて適切且つ確実に実行できる。従って、学習値を反映した正確な空燃比センサ３３の出力に基づきエンジン１のλ制御などの各種制御を適切に実行でき、ひいては燃費向上や排ガス特性の改善などを達成することができる。

また、本実施形態では、エンジン駆動による学習処理の実行中においても電動機３の回生制御を継続している。この点は回生制御により減速エネルギを電力として回収できるだけでなく、トルク変動による乗員の違和感を防止することにも貢献する。
即ち、ハイブリッド車両の減速時には電動機３の発電電力を可能な限り確保するために、駆動輪１４にかなり大きな回生トルクが伝達されており、それに応じた減速度を乗員が受けている。この回生トルクに比較してエンジン１のモータリングに要する駆動力は小さいため、回生制御を中止してしまうと車両の減速度が低下して乗員は違和感を受けてしまう。学習処理の実行中にも回生制御を継続することにより、このような乗員の違和感を未然に防止することができる。但し、必ずしも学習処理中に電動機２の回生制御を継続する必要はなく、これを中止してもよい。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、デュアルクラッチ式変速機３を搭載したトラックとしてハイブリッド車両を構成したが、これに限るものではない。例えば車種を変更してもよいし、通常のシングルクラッチ式の手動変速機、或いはシングルクラッチ式の自動変速機などを備えた車両に適用してもよい。
また、上記実施形態では、エンジン１の排気空燃比に対して略比例して出力を変化させる空燃比センサ３３の学習装置として具体化したが、学習対象となるセンサはこれに限るものではない。例えば、理論空燃比近傍で出力を反転させるＯ₂センサを対象としてもよい。本発明の空燃比センサは、このようなＯ₂センサなども含むものとする。
また、上記実施形態では、エンジン１と電動機３との間にクラッチＣ２を介装したが、ハイブリッド車両の形式はこれに限るものではない。例えばエンジン１の出力側に電動機３を直結し、電動機３の出力側と変速機２の入力側との間にクラッチＣ２を介装してもよい。

１エンジン
２変速機
３電動機
１６車両ＥＣＵ（減速判定手段、学習処理許可手段、モータリング制御手段、
変速制御手段）
１７エンジンＥＣＵ（学習処理要求手段、燃料カット手段、学習手段）
１８インバータＥＣＵ（回生制御制御手段）
２５ブレーキ液圧センサ（制動力検出手段）
２８車速センサ（車速検出手段）
３３空燃比センサ
Ｃ１，Ｃ２クラッチ
Ｇ１，Ｇ２歯車機構

Claims

エンジン及び電動機の駆動力を変速機を介して任意に駆動輪に伝達して走行し、減速時には前記エンジンと前記駆動輪との間に配設されたクラッチを切断して該エンジンを該駆動輪側から切り離し、回生制御手段により前記電動機を回生制御して前記駆動輪側からの逆駆動により発電させる一方、前記エンジンの排気系に設けられた空燃比センサの出力に基づき該エンジンを制御して運転させるハイブリッド車両において、
前記空燃比センサの学習処理の要否を判定し、該判定に基づき前記学習処理の実行を要求する学習処理要求手段と、
車両が減速中か否かを判定する減速判定手段と、
前記変速機の変速段を検出する変速段検出手段と、
前記学習処理要求手段により学習処理の実行が要求されると共に、前記減速判定手段により車両の減速中が判定され、且つ前記変速段検出手段により所定ギヤ段以上の変速段が検出されている場合に、前記空燃比センサの学習処理を許可する学習処理許可手段と、
前記学習処理許可手段により学習処理が許可された場合に、前記クラッチを接続して前記エンジンを前記駆動輪側からの駆動によりモータリングさせるモータリング制御手段と、
前記駆動輪によるエンジンのモータリング中に該エンジンを燃料カットする燃料カット手段と、
前記エンジンの燃料カット中に前記空燃比センサの学習処理を実行する学習手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置。
前記車両が走行中の路面の勾配を推定する路面勾配推定手段と、
前記車両の走行速度を検出する車速検出手段とを備え、
前記学習処理許可手段は、前記学習処理の実行要求、車両減速、及び変速段に関する各条件が満たされている場合であっても、前記路面勾配推定手段により推定された路面勾配が予め設定された所定勾配よりも登坂側である場合、或いは前記車速検出手段により検出された車速が予め設定された第１の車速よりも低い場合には、前記学習処理を許可しないことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置。
ブレーキ操作により車両に作用している制動力を検出する制動力検出手段と、
前記車両の走行速度を検出する車速検出手段とを備え、
前記学習処理許可手段は、前記学習処理の実行要求、車両減速、及び変速段に関する各条件が満たされている場合であっても、前記制動力検出手段により検出された制動力が予め設定された所定制動力よりも大きく、且つ前記車速検出手段により検出された車速が予め設定された第２の車速よりも低い場合には、前記学習処理を許可しないことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置。
前記変速機は、２系統のクラッチ及び歯車機構からなるデュアルクラッチ式変速機として構成され、
前記デュアルクラッチ式変速機の何れか一方のクラッチを接続して対応する歯車機構の何れかの変速段を介して動力伝達しているときに、他方のクラッチを切断して対応する歯車機構を次に予測される変速段に予め切り換えるプリセレクトを実行し、その後の変速タイミングで前記一方クラッチを接続すると共に他方のクラッチを切断することにより変速を完了する変速制御手段を備え、
前記学習処理許可手段は、前記動力伝達中の一方の歯車機構が前記所定ギヤ段以上の変速段の場合であっても、該所定ギヤ段よりも低速ギヤ側の変速段が他方の歯車機構でプリセレクトされている場合には、前記学習処理を許可しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置。
前記回生制御手段は、前記学習手段による学習処理の実行中においても前記電動機の回生制御を継続することを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載のハイブリッド車両における空燃比センサの学習装置。