JP6296228B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動源としてエンジン（内燃機関）と走行用モータ（電動機）とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する。
車両に搭載されるエンジンは、一般的に、排気管に設けられた排気空燃比センサ（例えば、Ｏ２センサやリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）等）の検出結果に基づいて、排気空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御が行われている。
しかしながら、例えば、燃料タンク内の燃料残量が少なくなった場合等には、燃料が十分に供給されず、排気空燃比がリーンである状態が続いてしまう虞がある。このように排気空燃比がリーンである状態が続くと、例えば、排気空燃比センサの異常と誤判定されてしまい、エンジンを適切に制御できなくなる虞がある。
このような問題を解消するために、例えば、システムの異常を判定するための判定条件を、燃料タンク内の燃料残量に応じて切り替えることで、燃料残量の低下により発生する一時的な異常現象をシステムの異常と誤判定することを防止するようにしたものがある（特許文献１参照）。
特開２００１−３８０３号公報
燃料残量の低下に伴う排気空燃比センサ等の異常の誤判定は、特許文献１等に記載の技術により防止することができる。
しかしながら、燃料残量の低下により排気空燃比がリーンである状態が続いてしまうと、上記のような誤判定以外にも不具合が生じる虞がある。例えば、燃料残量の低下により排気空燃比がリーンである状態が続くことで、排気温度が上昇し、それに起因して排気浄化触媒が損傷するといった問題が生じる虞がある。
このような排気浄化触媒の損傷を防止する方法として、排気空燃比がリーンである状態が続いた場合にエンジンを停止することが考えられるが、エンジンの駆動力により走行する車両の場合、走行中にエンジンを停止することは難しい。
またエンジンと共に走行用モータを備えたハイブリッド車両の場合、走行中にエンジンを停止することは可能であるが、不要なエンジン停止は、ドライバビリティの悪化を招く虞がある。したがって、エンジンを停止する際には、排気空燃比がリーンとなっている要因が燃料残量の低下であることを正確に検出することが要求される。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、排気浄化触媒の損傷を抑制でき且つドライバビリティの悪化も抑制できるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、エンジンと走行用モータとを備えると共に、排気通路に排気浄化触媒を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、前記排気通路に設けられて前記エンジンの排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、前記排気空燃比検出手段によって検出された排気空燃比がリーンである状態が第１の所定時間以上継続している場合に、燃料タンク内の燃料残量の減少に伴い前記排気空燃比がリーンになっている状態であると判定し、前記エンジンの作動を禁止して前記走行用モータを駆動させる触媒保護制御を実行する保護制御手段と、を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
かかる第１の態様では、排気空燃比がリーンである状態が燃料残量の低下によるものであるか否かを正確に検出し、適切なタイミングで触媒保護制御を実行することができる。
本発明の第２の態様は、第１の態様のハイブリッド車両の制御装置であって、前記エンジンの始動時に前記エンジンが完爆したことを検出する完爆検出手段をさらに有し、前記保護制御手段は、前記完爆検出手段によって前記エンジンが完爆したことが検出されてから第２の所定時間経過後に、前記排気空燃比がリーンである状態が前記第１の所定時間以上継続している場合に、前記触媒保護制御を実行することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
かかる第２の態様では、エンジンの始動時においても、燃料残量の減少に伴って排気空燃比がリーンになっている状態を正確に判定することができ、触媒保護制御をより適切なタイミングで実行することができる。
本発明の第３の態様は、第２の態様のハイブリッド車両の制御装置であって、前記保護
制御手段は、前記エンジンの始動から前記完爆検出手段によって前記エンジンが完爆した
ことが検出されるまでの時間が長いほど、前記第２の所定時間を長くすることを特徴とす
るハイブリッド車両の制御装置にある。
かかる第３の態様では、燃料残量の減少に伴って排気空燃比がリーンになっている状態をより正確に判定することができる。
本発明の第４の態様は、第２又は３の態様のハイブリッド車両の制御装置であって、燃料が燃料配管内に存在しない状態での前記エンジンの始動時の場合、前記第２の所定時間とは、前記燃料配管に燃料が満たされるまでの時間であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
また本発明の第５の態様は、第１から４の何れか一つの態様のハイブリッド車両の制御装置であって、前記燃料タンクへの給油が行われたことを検出する給油検出手段をさらに有し、前記保護制御手段は、前記給油検出手段によって給油の実行が検出されると、前記触媒保護制御の実行を中止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置にある。
かかる第５の態様では、触媒保護制御を適切なタイミングで終了することができる。
以上のように本発明では、適切なタイミングで触媒保護制御を実行し、燃料残量の低下に伴う排気温度の上昇を抑制することができる。ひいては排気の昇温に起因する排気浄化触媒の損傷を防止することができる。また、不要な触媒保護制御の実行を防止でき、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
本発明の実施形態１に係るハイブリッド車両の一例を示す概略図である。 本発明の実施形態１に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る触媒保護制御例を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係る触媒保護制御例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両（以下、単に「車両」ともいう）１０は、走行用モータ１１と、エンジン１２とを、走行用の駆動源として備えている。走行用モータ１１は、駆動伝達機構１３を介して前輪１４に伝達される。また走行用モータ１１には、インバータ（モータインバータ）１５を介して高圧バッテリ１６が接続されている。
エンジン１２は、燃料タンク１７から供給される燃料が燃焼されることにより駆動される。エンジン１２には出力系１８を介してジェネレータ（発電機）１９に接続されている。ジェネレータ１９は、インバータ（ジェネレータインバータ）１５を介して高圧バッテリ１６に接続されている。また出力系１８は、ジェネレータ１９に接続される一方で、クラッチ２１を介して駆動伝達機構１３にも接続されている。
なお燃料タンク１７には、フューエルパイプ２２を介して車体に設けられた給油口２３に接続されており、この給油口２３から燃料が供給される。また給油口２３は、中蓋（図示なし）と共に、リッド２４によって塞がれている。このリッド２４は、所定のスイッチ（図示なし）を操作することによって開放される。
また車両１０は、車両１０に搭載された各種装置を総括的に制御する制御装置３０を備えている。制御装置３０は、車両１０に設けられた各種センサからの信号に基づいて、車両１０の運転状態を把握し、それに基づいて各種装置を総括的に制御する。
例えば、エンジン１２に接続された排気管２５には、三元触媒等の排気浄化触媒２６が介装され、この排気浄化触媒２６よりも上流側には、排気空燃比（酸素濃度）を検出する排気空燃比検出手段であるリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）２７が設けられている。そして制御装置３０は、このリニア空燃比センサ２７の検出結果に応じて、排気空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射量等をフィードバック制御している。
このようなフィードバック制御により、通常は、排気空燃比を目標空燃比に近い値とすることができる。しかしながら、例えば、燃料残量が減少すると排気空燃比がリーンである状態となってしまうことがある。そして、排気空燃比がリーンである状態が続くと排気温度が上昇し、排気浄化触媒２６が損傷してしまう虞がある。また排気空燃比がリーンであることにより、エンジンが失火し、未燃の燃料が排気管内に流れて排気管内で酸化反応が起こり排気ガスが昇温し、排気浄化触媒２６が損傷してしまう虞がある。
そこで制御装置３０は、以下に詳しく説明するように、触媒保護制御を実行してエンジンの作動を禁止することで、排気浄化触媒２６の損傷を抑制している。ただし、必要以上に触媒保護制御を実行してしまうと、エンジン１２を適切に作動させることができない、ドライバビリティが悪化する等の問題が生じる虞がある。このため、燃料残量の減少に伴って排気空燃比がリーンになっている状態を正確に判定し、適切なタイミングで触媒保護制御を実行している。
具体的には、図２に示すように、制御装置３０は、触媒保護制御を実行する保護制御部（保護制御手段）３１を備える。また保護制御部３１は、判定手段３２と、保護制御実行手段３３とを有する。また本実施形態では、制御装置３０は、給油検出手段３４をさらに備えている。
判定手段３２は、排気空燃比検出手段であるリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）によって検出された排気空燃比がリーンである状態が第１の所定時間以上継続しているか否かの判定（継続時間判定）を行う。第１の所定時間は、エンジン１２の特性等に応じて適宜決定すればよいが、例えば、数秒程度に設定される。
保護制御実行手段３３は、判定手段３２によって排気空燃比がリーンである状態が第１の所定時間以上継続していると判定された場合に触媒保護制御を実行し、エンジン１２の作動を禁止して走行用モータ１１を駆動させる。
ここで、本実施形態に係るハイブリッド車両１０は、複数の走行モードを備える。具体的には、車両１０は、走行用モータ１１を駆動源とするＥＶ走行モードと、エンジン１２を走行用モータ１１の電力供給源として用いるシリーズ走行モードと、走行用モータ１１とエンジン１２との両方の駆動力により車両１０の前輪１４を駆動させるパラレル走行モードとを備え、運転状態に応じてこれらの走行モードを適宜選択する。
そして保護制御実行手段３３が触媒保護制御を実行した場合には、車両の運転状態に拘わらず上記ＥＶ走行モードが選択される。これにより、エンジン１２の作動が禁止され走行用モータ１１が駆動されることになる。
給油検出手段３４は、燃料タンク１７への給油が行われたことを検出する。そして保護制御実行手段３３は、給油検出手段３４によって給油の実行が検出されると、触媒保護制御の実行を中止する。給油が実行されることで、燃料残量に起因して排気空燃比がリーンになることはなくなるためである。なお給油の実行の検出方法は、特に限定されないが、例えば、リッド２４が閉じられた場合に、給油が実行されたと判断する。
次に、図３のフローチャートを参照して、本実施形態に係る触媒保護制御の一例について説明する。
まずは、エンジンが始動されている状態でリニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）２７によって排気空燃比がリーンであることが検出されると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、排気空燃比がリーンである状態が第１の所定時間以上継続しているか否かの判定（継続時間判定）を行う。具体的には、ステップＳ１２で図示しないタイマー等により第１の所定時間を計測した後、ステップＳ１３で排気空燃比がリーンである状態が継続されているか否かを判定する。ここで、排気空燃比がリーンである状態が継続されている場合には（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４で触媒保護制御実施フラグを「１」に設定する。一方、排気空燃比がリーンである状態が継続されていない場合には（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１５で触媒保護制御実施フラグを「０」に設定する。またステップＳ１１で排気空燃比がリーンであることが検出されない場合も（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１５に進み、触媒保護制御実施フラグを「０」に設定する。
その後、ステップＳ１６に進み、触媒保護制御実施フラグに応じて触媒保護制御を実行する。すなわち触媒保護制御実施フラグが「１」に設定されている場合には（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、触媒保護制御を実行し、車両の運転状態に拘わらず、走行モードをＥＶ走行モードに切り替える（ステップＳ１７）。一方、触媒保護制御実施フラグが「０」に設定されている場合には（ステップＳ１６：Ｎｏ）、触媒保護制御は実行されず、車両の運転状態に応じて走行モードを適宜切り替える。
その後は、ステップＳ１８で給油の有無を判定し、給油の実行が検出されると（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、触媒保護制御が中止され（ステップＳ１９）、再び、車両の運転状態に応じた走行モードの切り替えが行われる。
以上説明したように、本実施形態では、判定手段３２によって排気空燃比がリーンである状態が燃料残量の低下によるものであるか否かが正確に判定されるため、その判定結果に応じて、保護制御実行手段３３が触媒保護制御を適切なタイミングで実行することができる。したがって、燃料残量の低下に伴う排気温度の上昇を抑制することができ、ひいては排気の昇温に起因する排気浄化触媒２６の損傷を防止することができる。また、不要な触媒保護制御の実行を防止して、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
（実施形態２）
図４は、実施形態２に係るハイブリッド車両の制御装置のブロック図である。
本実施形態は、エンジン１２の始動時にエンジン１２の燃焼状態に応じて、触媒保護制御を実行するタイミングを調整するようにした例である。具体的には、エンジン１２の始動時にエンジン１２が完爆したことが検出されてから第２の所定時間が経過した後に、判定手段３２による判定を実行し、その判定結果に基づいて触媒保護制御を実行する例である。
図４に示すように、本実施形態に係る制御装置３０は、保護制御部３１を構成する判定手段３２及び保護制御実行手段３３と給油検出手段３４とに加えて、完爆検出手段３５をさらに備える。
完爆検出手段３５は、エンジン１２の始動時にエンジン１２が完爆したことを検出する。エンジン１２の完爆の検出方法は、特に限定されないが、例えば、エンジントルクに基づいて判定してもよいし、また例えば、クランク角センサによって検出される角速度に基づいて判定するようにしてもよい。
判定手段３２は、この完爆検出手段３５によってエンジン１２が完爆したことが検出されてから第２の所定時間が経過した後に、実施形態１と同様に「継続時間判定」を行う。ここで、第２の所定時間は、本実施形態では、エンジン１２の完爆が検出されるタイミングに拘わらず常に一定時間としている。また第２の所定時間は、特に限定されず、例えば、エンジン１２の特性等に応じて適宜決定されればよい。
そして保護制御実行手段３３は、実施形態１の場合と同様、「継続時間判定」で、排気空燃比がリーンである状態が第１の所定時間継続していると判定された場合に触媒保護制御を実行する。
このような本実施形態の構成とすることで、エンジン始動時においても、燃料残量の減少に伴って排気空燃比がリーンになっている状態を正確に判定することができ、この判定に応じて触媒保護制御を適切なタイミングで実行することができる。
例えば、車両生産後やエンジンの燃料系整備後の最初のエンジン始動時には、燃料が燃料配管内に存在しない場合がある。この場合、燃料配管内に燃料が満たされるまで、排気空燃比がリーンである状態が続く。すなわち、車両生産後等の最初のエンジン始動時は、通常のエンジン始動時に比べて、排気空燃比がリーンである状態が長く継続する。
本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置３０によれば、このような車両生産後等の最初のエンジン始動時であっても、触媒保護制御を適切なタイミングで実行することができる。すなわち、エンジンが完爆したことが検出されてから第２の所定時間が経過した後に、判定手段３２による継続時間判定を実行することで、燃料残量の減少に伴って排気空燃比がリーンとなっている状態を正確に判定することができる。そして、この判定に基づいて触媒保護制御を適切なタイミングで実行することができる。
したがって、エンジン始動時においても、燃料残量の減少に起因する排気温度の上昇を抑制することができ、ひいては排気温度の上昇に伴う排気浄化触媒の損傷を抑制することができる。また不要な触媒保護制御の実行を防止して、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係る触媒保護制御の一例について説明する。
例えば、イグニッションキーの操作等によりエンジンが始動されると、まずステップＳ１でエンジンが完爆したか否かを判定する。すなわち完爆検出手段３５によってエンジン１２の完爆が検出されたか否かを判定する。そしてエンジン１２が完爆していると判定されると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２に進み、タイマー等による第２の所定時間の計測を開始する。ステップＳ３では第２の所定時間が経過したか否かを判定し、第２の所定時間が経過すると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に進み、所定のタイミングで触媒保護制御を実行する。なおステップＳ１１以降は、実施形態１と同様であるため、説明は省略する。
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の制御装置３０によれば、エンジン１２が完爆したことが検出されてから第２の所定時間が経過した後に、判定手段３２による継続時間判定を実行することで、燃料残量の減少に伴って排気空燃比がリーンとなっている状態を正確に判定することができる。そして、エンジン始動時であっても、この判定に基づいて触媒保護制御を適切なタイミングで実行することができる。
なお本実施形態では、第２の所定時間を常に一定の時間としたが、エンジン１２が完爆したことが検出されるまでの時間が長いほど、第２の所定時間が長くなるようにするのが好ましい。これにより、燃料残量の減少に伴って排気空燃比がリーンとなっている状態をより正確に判定することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、この実施形態に限定される
ものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。
１０ 車両（ハイブリッド車両）
１１ 走行用モータ
１２ エンジン
１３ 駆動伝達機構
１４ 前輪
１６ 高圧バッテリ
１７ 燃料タンク
１８ 出力系
１９ ジェネレータ
２１ クラッチ
２２ フューエルパイプ
２３ 給油口
２４ リッド
２５ 排気管
２６ 排気浄化触媒
２７ リニア空燃比センサ
３０ 制御装置
３１ 保護制御部
３２ 判定手段
３３ 保護制御実行手段
３４ 給油検出手段
３５ 完爆検出手段

Claims (5)

  1. エンジンと走行用モータとを備えると共に、排気通路に排気浄化触媒を備えるハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記排気通路に設けられて前記エンジンの排気空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、
    前記排気空燃比検出手段によって検出された排気空燃比がリーンである状態が第１の所定時間以上継続している場合に、燃料タンク内の燃料残量の減少に伴い前記排気空燃比がリーンになっている状態であると判定し、前記エンジンの作動を禁止して前記走行用モータを駆動させる触媒保護制御を実行する保護制御手段と、
    を有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記エンジンの始動時に前記エンジンが完爆したことを検出する完爆検出手段をさらに有し、
    前記保護制御手段は、前記完爆検出手段によって前記エンジンが完爆したことが検出されてから第２の所定時間経過後に、前記排気空燃比がリーンである状態が前記第１の所定時間以上継続している場合に、前記触媒保護制御を実行することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  3. 請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記保護制御手段は、前記エンジンの始動から前記完爆検出手段によって前記エンジンが完爆したことが検出されるまでの時間が長いほど、前記第２の所定時間を長くすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  4. 請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    燃料が燃料配管内に存在しない状態での前記エンジンの始動時の場合、
    前記第２の所定時間とは、前記燃料配管に燃料が満たされるまでの時間であることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
  5. 請求項１から４の何れか一項に記載のハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記燃料タンクへの給油が行われたことを検出する給油検出手段をさらに有し、
    前記保護制御手段は、前記給油検出手段によって給油の実行が検出されると、前記触媒保護制御の実行を中止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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