JP6730663B2

JP6730663B2 - ハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置

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Publication number: JP6730663B2
Application number: JP2016055723A
Authority: JP
Inventors: 賢寛古田; 松永　英雄; 英雄松永
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: JP2017170926A

Description

本発明は、ハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置に係り、詳しくは車両に搭載されたエンジンの排ガス循環装置の故障を診断する故障診断装置に関する。

車両に搭載されたエンジンの排ガス中に含まれるＮＯxを低減する装置として、エンジンの排気側と吸気側とを接続する排ガス循環通路を経て排ガスを排ガス循環ガスとして吸気側に環流させることにより、筒内での燃焼温度を低下させてＮＯxの生成を抑制する排ガス循環装置が知られている。吸気側への排ガス循環ガスの環流量は、排ガス循環通路に介装された排ガス循環バルブの開度をエンジンの運転領域に応じて制御することで最適化を図っている。しかし、排ガス循環バルブの故障や排ガス循環通路の詰まり等により所期の排ガス循環還流量を達成不能になる場合があり、排ガス循環環流量が不足するとＮＯx排出量の増加を引き起こし、排ガス循環環流量が過剰になると燃焼悪化によるドライバビリティの低下、或いは排ガス中のＨＣ、ＣＯ、黒煙等の増加を引き起こす。

このため、例えば特許文献１に記載のように、車両には排ガス循環装置が正常に機能しているか否かを診断する排ガス循環故障診断装置が備えられている。特許文献１に記載の車両は、走行モードの１つとしてシリーズモードを実行可能に構成されており、シリーズモードでは、エンジンによりモータジェネレータを駆動し、その発電電力を走行モータの駆動や走行バッテリの充電に利用している。

シリーズモードでのエンジンの運転点は、走行バッテリへの目標充電電力に応じて決定される。車両の走行中において、走行バッテリの実ＳＯＣ（充電率：State Of Charge）と目標ＳＯＣとの偏差に基づき目標充電電力が逐次算出され、目標充電電力に対応するモータジェネレータの目標発電量を最小燃費で達成可能な運転点でエンジンが運転される。
このようなシリーズモードでの走行中に排ガス循環装置の故障診断は実施され、排ガス循環バルブを開弁及び閉弁したときのインテークマニホールド圧（以下、インマニ圧という）の変化に基づき、排ガス循環装置の正常・異常が判定される。インマニ圧はエンジンの回転速度や負荷の影響を受けるためエンジンの運転点を定める必要があり、また診断精度の点から排ガス循環バルブの開閉に伴いインマニ圧が明確に変化する運転点が望ましい。このような観点の下に、通常時のシリーズモードでのエンジンの運転点よりも低負荷側に予めモニタ領域が設定され、故障診断時には、モニタ領域の中央に目標運転点を定めてエンジンを運転している。このため故障診断時には、例えば図３に示すようにモニタ領域内の●印の運転点でエンジンが運転される。

特開２０１３−７８９９５号公報

ところで、走行バッテリが満充電近くで充電を必要としない状況、或いは極低温で正常な充電が望めない状況（共に充電電力を制限すべき状況であり、以下、電池受入れ性の低下時と表現する）では、走行バッテリの保護のために目標充電電力が制限される。しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置では、このように目標充電電力が制限されると、エンジンの運転点がモニタ領域内から逸脱して排ガス循環装置の故障診断を完了できないという問題があった。

即ち、電池受入れ性の低下時には、排ガス循環の故障診断よりも走行バッテリの保護が優先される結果、目標充電電力ひいてはモータジェネレータの目標発電量が制限される。そして、目標発電量が制限されることにより、エンジンの運転点は図３に○印で示すようにモニタ領域内から低負荷側に逸脱してしまう。
このため、モニタ領域内の図中の●印の運転点で排ガス循環装置の故障診断を実施しているときに、走行バッテリの電池受入れ性が低下した場合、或いは走行バッテリの電池受入れ性電池受入れ性の低下によりモニタ領域外の○印の運転点でエンジンを運転しているときに、排ガス循環装置の故障診断の実施条件が成立した場合には、モニタ領域内の●印の運転点に保つべくエンジン制御が試行されるが、バッテリ保護の優先によりモニタ領域外の○印の運転点に戻されてしまう。結果として、２つの運転点を行き来するハンチング現象が生じて排ガス循環装置の故障診断を完了できず、故障診断の頻度が減少してしまう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、走行バッテリの電池受入れ性の低下時においても、目標充電電力の制限により走行バッテリを保護しつつ、排ガス循環装置の故障診断を実施することができるハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置を提供することにある。

本発明のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置は、エンジンを所定の運転点で運転して発電機を駆動し、該発電機により発電された電力をバッテリに充電する充電制御手段と、前記バッテリへの充電電力を制限すべき電池受入れ性の低下時か否かを判定する電池受入れ性判定手段と、前記電池受入れ性判定手段により電池受入れ性の低下時と判定されたときに、前記バッテリへの充電電力を制限すべく前記エンジンの運転点を負荷低下方向に切り換え、発電機の発電電力を低下させる充電電力制限手段と、前記エンジンの排ガスを排ガス循環ガスとして吸気側に環流させる排ガス循環手段と、前記排ガス循環手段の故障診断の実施条件が成立したときに、前記エンジンの運転点を負荷と回転速度で規定されるモニタ領域内で前記排ガス循環手段の故障診断を実施する排ガス循環故障診断手段と、前記排ガス循環故障診断手段により前記排ガス循環手段の故障判定が実施される際に、前記電池受入れ性判定手段の判定に基づき前記エンジンの運転点が負荷低下方向に切り換えられると前記モニタ領域を逸脱する場合に、前記モニタ領域を拡大するモニタ領域拡大手段とを備え、前記モニタ領域拡大手段は、前記エンジンの負荷低下方向に前記モニタ領域を拡大して前記運転点を前記拡大されたモニタ領域内に保ち、前記モニタ領域拡大手段は、前記エンジンの回転増加方向に前記モニタ領域を拡大し、前記モニタ領域拡大手段による前記モニタ領域の拡大時に、前記エンジンの運転点を回転増加方向に切り換える運転点補正手段をさらに備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成したハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置によれば、排ガス循環故障診断手段により排ガス循環手段の故障判定が実施される際に、電池受入れ性判定手段の判定に基づきエンジンの運転点が負荷低下方向に切り換えられるとモニタ領域を逸脱する場合には、モニタ領域が拡大される。従って、バッテリ保護のために充電電力を制限しながら、排ガス循環手段の故障診断を実施可能となる。
また、モニタ領域が負荷低下方向に拡大されることにより、エンジンの運転点がモニタ領域内に保たれる。従って、バッテリ保護のために充電電力を制限しながら、エンジンの運転点をモニタ領域内に保って排ガス循環手段の故障診断を実施可能となる。
また、モニタ領域が回転増加方向に拡大されると共に、エンジンの運転点が回転増加方向に切り換えられる。エンジンの運転点はモニタ領域から負荷低下方向に逸脱しているものの、回転速度の増加によりエンジンの燃焼状態が安定化することから、バッテリ保護のために充電電力を制限しながら、排ガス循環手段の故障診断を実施可能となる。

その他の態様として、前記排ガス循環手段が、前記エンジンの排ガスを排ガス循環バルブの開度に応じて排ガス循環通路を経て吸気側に環流させ、前記排ガス循環故障診断手段が、前記排ガス循環バルブを開弁及び閉弁したときの前記エンジンの吸気側の圧力変化に基づき前記排ガス循環手段の故障診断を実施すると共に、前記電池受入れ性判定手段の判定に基づく前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記排ガス循環バルブの開弁時の開度を縮小することが好ましい（請求項２）。

この態様によれば、このときのエンジンは負荷低下方向の運転点で運転されて燃焼悪化を生じる可能性があるが、通常時に比較して排ガス循環バルブの開弁時の開度が縮小されることにより燃焼悪化が抑制される。
その他の態様として、前記排ガス循環故障診断手段が、前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記排ガス循環バルブの開弁時の開度を縮小すると共に、前記吸気側の圧力変化を判定する故障判定値として小さな値を適用することが好ましい（請求項３）。

この態様によれば、排ガス循環バルブの開度が縮小されると、全閉時との差圧が縮小されるが、通常時に比較して故障判定値として小さな値が適用されるため、通常時と同様の判定が可能になる。
その他の態様として、前記排ガス循環手段が、前記エンジンの排ガスを排ガス循環バルブの開度に応じて排ガス循環通路を経て吸気側に環流させ、前記排ガス循環故障診断手段が、前記排ガス循環バルブを開弁及び閉弁したときの前記エンジンの吸気側の圧力変化に基づき前記排ガス循環手段の故障診断を実施すると共に、前記電池受入れ性判定手段の判定に基づく前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記排ガス循環バルブの開弁時の開度を拡大することが好ましい（請求項４）。

この態様によれば、エンジンの回転増加により、排ガス循環バルブの開閉に伴うエンジンの吸気側の圧力変化が縮小傾向になって誤判定し易くなるが、通常時に比較して排ガス循環バルブの開弁時の開度が拡大されることにより的確に故障診断可能となる。
その他の態様として、前記排ガス循環故障診断手段が、前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記吸気側の圧力変化を判定する故障判定値として小さな値を適用することが好ましい（請求項５）。

この態様によれば、エンジンの回転増加により、排ガス循環バルブの開閉に伴うエンジンの吸気側の圧力変化が縮小傾向になって誤判定し易くなるが、通常時に比較して故障判定値として小さな値が適用されることにより的確に故障診断可能となる。
その他の態様として、前記モニタ領域拡大手段が、前記モニタ領域を負荷低下方向に拡大して前記運転点を前記モニタ領域内に保つ第１の対応手段、及び前記モニタ領域を回転増加方向に拡大すると共に、前記エンジンの運転点を回転増加方向に切り換える第２の対応手段からなり、前記第１の対応手段により前記エンジンの運転点を前記モニタ領域内に保てる場合には該第１の対応手段に処理を実行させ、前記第１の対応手段により前記運転点をモニタ領域内に保てない場合には、前記第２の対応手段に処理を実行させる対応切換手段をさらに備えることが好ましい（請求項６）。

この態様によれば、第１の対応手段の処理では、モニタ領域を拡大するだけでエンジンの運転点は切り換えないのに対し、第２の対応手段の処理では、モニタ領域を拡大すると共に、エンジンの運転点を回転増加方向に切り換えるため騒音及び振動面で不利になる。本発明によれば、まず第１の対応手段の処理が優先して実施されることから良好なＮＶＨ性能が確保され、且つ第１の対応手段の処理が実施不能な場合には第２の対応手段の処理が実施されるため、これにより電池受入れ性の低下時であっても故障診断を実施可能となる。

本発明のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置によれば、走行バッテリの電池受入れ性の低下時においても、目標充電電力の制限により走行バッテリを保護しつつ、排ガス循環装置の故障診断を実施することができる。

実施形態の排ガス循環故障診断装置が適用されたプラグインハイブリッド車両を示す全体構成図である。エンジンに備えられた排ガス循環装置を示す構成図である。第１実施形態の故障診断時のモニタ領域内でのエンジンの運転点を示すマップである。第１実施形態の故障診断の実施状況を示すタイムチャートである。第２実施形態の故障診断の実施状況を示すタイムチャートである。

以下、本発明をプラグインハイブリッド車両（以下、車両１という）の排ガス循環故障診断装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の排ガス循環故障診断装置が適用されたプラグインハイブリッド車両を示す全体構成図である。
本実施形態の車両１は、フロントモータ２の出力またはフロントモータ２及びエンジン３の出力により前輪４を駆動し、リヤモータ５の出力により後輪６を駆動するように構成された４輪駆動車である。

エンジン３の出力軸は減速機７を介して前輪４の駆動軸８と連結され、減速機７には内部の動力伝達を断接可能なクラッチ９が内蔵されている。クラッチ９の接続時にはエンジン３の駆動力が減速機７及び駆動軸８を経て前輪４に伝達され、クラッチ９の切断時には前輪４側からエンジン３が切り離されて単独で運転可能となる。
減速機７のクラッチ９より動力伝達方向の下流側（前輪４側）にはフロントモータ２が連結され、その駆動力が減速機７から駆動軸８を経て前輪４に伝達されるようになっている。また、減速機７のクラッチ９より動力伝達方向の上流側（反前輪４側）にはモータジェネレータ１０が連結され、クラッチ９の切断時において、モータジェネレータ１０はエンジン３の駆動により発電したり、或いはエンジン３を始動するスタータモータとして機能したりする。また、リヤモータ５は減速機１１を介して後輪６の駆動軸１２と連結され、その駆動力が減速機１１から駆動軸１２を経て後輪６に伝達されるようになっている。

エンジン３には、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等から構成されたエンジンコントローラ１４が接続され、このエンジンコントローラ１４によりエンジン３のスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等が制御されてエンジン３が運転される。
フロントモータ２、リヤモータ５及びモータジェネレータ１０は三相交流電動機であり、それらの電源として走行バッテリ１５（バッテリ）が備えられている。走行バッテリ１５はリチウムイオン電池等の二次電池から構成され、そのＳＯＣ（充電率）の算出や温度ＴBATの検出を行うバッテリモニタリングユニット１５ａを内蔵している。

フロントモータ２及びモータジェネレータ１０はフロントモータコントローラ１６を介して走行バッテリ１５に接続され、フロントモータコントローラ１６にはフロントモータ用インバータ１６ａ及びモータジェネレータ用インバータ１６ｂが備えられている。走行バッテリ１５の直流電力は、フロントモータ用インバータ１６ａ及びモータジェネレータ用インバータ１６ｂにより三相交流電力に変換されてフロントモータ２やモータジェネレータ１０に供給される。また、フロントモータ２による回生電力やモータジェネレータ１０による発電電力は、フロントモータ用インバータ１６ａ及びモータジェネレータ用インバータ１６ｂにより直流電力に変換されて走行バッテリ１５に充電される。

同様に、リヤモータ５はリヤモータコントローラ１７を介して走行バッテリ１５に接続され、リヤモータコントローラ１７にはリヤモータ用インバータ１７ａが備えられている。走行バッテリ１５の直流電力は、リヤモータ用インバータ１７ａにより三相交流電力に変換されてリヤモータ５に供給され、リヤモータ５による回生電力は、リヤモータ用インバータ１７ａにより直流電力に変換されて走行バッテリ１５に充電される。

また、車両１には、走行バッテリ１５を外部電源によって充電する充電機１３が備えられている。
ハイブリッドコントローラ１８は、車両１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等から構成されている。このハイブリッドコントローラ１８により、エンジン３、フロントモータ２、モータジェネレータ１０、リヤモータ５の各運転状態、及び減速機７のクラッチ９の断接状態等が制御される。そのために、ハイブリッドコントローラ１８の入力側には、走行バッテリ１５のバッテリモニタリングユニット１５ａ、フロントモータコントローラ１６、リヤモータコントローラ１７、エンジンコントローラ１４、アクセル開度θaccを検出するアクセル開度センサ１９、及び車速Ｖを検出する車速センサ２０が接続されており、これらの機器からの検出及び作動情報が入力される。

また、ハイブリッドコントローラ１８の出力側には、フロントモータコントローラ１６、リヤモータコントローラ１７、減速機７のクラッチ９、及びエンジンコントローラ１４が接続されている。
そして、ハイブリッドコントローラ１８は、アクセル開度センサ１９等の上記各種検出量及び作動情報に基づき、車両１の走行モードをＥＶモード、シリーズモード、パラレルモードの間で切り換える。例えば、高速領域のようにエンジン３の効率が高い領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、中低速領域では、走行バッテリ１５の充電率ＳＯＣや運転領域に基づきＥＶモードとシリーズモードとの間で切り換える。

ＥＶモードでは、減速機７のクラッチ９を切断すると共にエンジン３を停止し、走行バッテリ１５からの電力によりフロントモータ２やリヤモータ５を駆動して車両１を走行させる。
シリーズモードでは、減速機７のクラッチ９を切断した上で、エンジン３を運転してモータジェネレータ１０を駆動し、その発電電力及び走行バッテリ１５からの電力によりフロントモータ２やリヤモータ５を駆動して車両１を走行させると共に、余剰電力を走行バッテリ１５に充電する。

パラレルモードでは、減速機７のクラッチ９を接続した上で、エンジン３を運転して駆動力を減速機７から前輪４に伝達すると共に、エンジン駆動力に余剰があるときには、フロントモータ２で回生し、エンジン駆動力が足りないときには、バッテリ電力を使ってフロントモータ２でアシストする。
また、ハイブリッドコントローラ１８は、上記各種検出量及び作動情報に基づき車両１の走行に必要な総要求出力を算出し、その総要求出力を、ＥＶモード及びシリーズモードではフロントモータ２側とリヤモータ５側とに配分し、パラレルモードではフロントモータ２側とエンジン３側とリヤモータ５側とに配分する。そして、それぞれに配分した要求出力、及びフロントモータ２から前輪４までの減速機７のギヤ比、エンジン３から前輪４までの減速機７のギヤ比、リヤモータ５から後輪６までの減速機１１のギヤ比に基づき、フロントモータ２、エンジン３、リヤモータ５のそれぞれの要求トルクを設定し、各要求トルクを達成するようにフロントモータコントローラ１６、リヤモータコントローラ１７及びエンジンコントローラ１４に指令信号を出力する。

フロントモータコントローラ１６及びリヤモータコントローラ１７ではハイブリッドコントローラ１８からの指令信号に基づき、要求トルクを達成するためにフロントモータ２及びリヤモータ５の各相のコイルに流すべき目標電流値を算出する。そして、それらの目標電流値に基づきフロントモータ用インバータ１６ａ及びリヤモータ用インバータ１７ａをスイッチング制御し、それぞれの要求トルクを達成する。尚、モータジェネレータ１０の発電時も同様であり、負側の要求トルクから求めた目標電流値に基づき、モータジェネレータ用インバータ１６ｂをスイッチング制御して要求トルクを達成する。

エンジンコントローラ１４ではハイブリッドコントローラ１８からの指令信号に基づき、要求トルクの達成のためのスロットル開度、燃料噴射量、点火時期等の目標値を算出し、それらの目標値に基づく制御によりエンジン３を運転して要求トルクを達成する。
また、ハイブリッドコントローラ１８は、シリーズモードによる車両１の走行中において走行バッテリ１５の充電状態を最適化すべく、モータジェネレータ１０を駆動しているエンジン３の運転点を制御している。具体的には、走行バッテリ１５の実ＳＯＣと目標ＳＯＣとの偏差に基づき目標充電電力を逐次算出し、目標充電電力に対応するモータジェネレータ１０の目標発電量を最小燃費で達成可能な運転点を求め、その運転点でエンジン３を運転する。概括的に表現すると、走行バッテリ１５のＳＯＣが増加して満充電に近づくほど目標充電電力が低下し、エンジン３の運転点は低負荷側に移行する（充電制御手段）。

加えて、ハイブリッドコントローラ１８は、走行バッテリ１５の電池受入れ性の低下（満充電近くで充電を必要としない状況、或いは極低温で正常な充電が望めない状況）を常に監視しており（電池受入れ性判定手段）、電池受入れ性の低下判定を下したとき場合には、走行バッテリ１５の保護のために目標充電電流を制限する処理を実施する（充電電力制限手段）。

例えば、以下の１），２）の条件の成立時に、走行バッテリ１５の電池受入れ性が低下したと判定する。
１）最大充電電力―目標充電電力≦制限電力判定値（例えば10ｋw）
２）充電電流＞制限電流判定値またはバッテリ電圧＞制限電圧判定値
ここに、最大充電電力は、走行バッテリ１５のＳＯＨ（劣化指標：State of Health）や温度等から定まる現在の走行バッテリ１５が充電可能な上限電力である。

このような電池受入れ性の低下判定を下すと、ハイブリッドコントローラ１８は走行バッテリ１５への目標充電電力を制限する。必然的にモータジェネレータ１０の目標発電量が低下することから、エンジン制御側でエンジン３の運転点が低負荷側に切り換えられる。
一方、エンジン３には排ガス中に含まれるＮＯxを低減するために排ガス循環装置２１が備えられており、その構成を図２に示す。

排ガス循環装置２１は、エンジン３のエキゾーストマニホールド２４（排気側）とインテークマニホールド２５（吸気側）とを接続する排ガス循環通路２２、及び排ガス循環通路２２の開度を調整する排ガス循環バルブ２３から構成されている。排ガス循環バルブ２３の開度はエンジン３の運転領域に基づきエンジンコントローラ１４により制御され、排ガス循環バルブ２３の開度に応じて排ガスが排ガス循環通路２２を経て排ガス循環ガスとして吸気側に還流され、これにより筒内での燃焼温度が低下してＮＯxの生成が抑制される。

そして、排ガス循環バルブ２３の故障や排ガス循環通路２２の詰まり等により所期の排ガス循環還流量を達成不能になると、エミッションやドライバビリティの面で種々の不具合が生じることから、車両１には排ガス循環装置２１の故障を診断する排ガス循環故障診断装置（排ガス循環故障診断手段）が備えられている。本実施形態では排ガス循環故障診断装置として、インテークマニホールド２５に設けられた圧力センサ２６及びハイブリッドコントローラ１８が機能し、後述するように、ハイブリッドコントローラ１８が圧力センサ２６により検出される排ガス循環バルブ２３の全閉（0%）時と所定量（20%）時との差圧ΔＰを故障判定値と比較して、排ガス循環装置２１の正常・異常を判定する。

排ガス循環装置２１の故障診断は車両１がシリーズモードで走行しているときに実施され、エンジン３の回転速度Ｎe及び充填効率Ｅc（負荷）により規定されるエンジン３の運転点は、走行バッテリ１５への目標充電電力に基づく通常時の値から、故障診断に好適なより低負荷側の値に切り換えられる。具体的には、予め故障診断のためのモニタ領域（例えば1250〜1750rpm，15〜25％）が設定され、そのモニタ領域の中央をエンジン３の目標運転点（例えば1500rpm，20％）として定めている。

図３は故障診断時のモニタ領域内でのエンジン３の運転点を示すマップであり、例えば図中にハッチング枠で示すようにモニタ領域が設定され、モニタ領域内の●印で示す運転点でエンジン３を運転しながら故障診断が実施される。なお、図中に併記しているように、エンジン３の回転速度Ｎeが増加するほど、或いは充填効率Ｅcが増加するほど、失火が抑制されてエンジン３の燃焼状態が良好になる反面、排ガス循環バルブ２３の開閉に伴う差圧ΔＰが縮小して故障診断を誤判定する可能性が高まる。

このようにモニタ領域に基づき故障診断が実施されるのであるが、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、電池受入れ性の低下時には、排ガス循環の故障診断よりも走行バッテリ１５の保護が優先される結果、エンジン３の運転点が図３に○印で示すようにモニタ領域から低負荷側に逸脱してしまい、排ガス循環装置２１の故障診断を完了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、走行バッテリ１５の保護のために目標充電電力を制限しつつ排ガス循環装置２１の故障診断を完了するために、モニタ領域を拡大する対策を見出した。以下、この知見に基づく実施形態を第１及び第２施形態として説明する。
［第１実施形態］
上記したようにモニタ領域はエンジン３の回転速度Ｎe及び充填効率Ｅcにより規定されており、モータジェネレータ１０の目標発電量の制限によりエンジン３の運転点が充填効率Ｅcの下限を下回った場合に、排ガス循環装置２１の故障診断を実施不能な事態に陥る。そこで、走行バッテリ１５の電池受入れ性の低下時に限り、モニタ領域を負荷低下方向に拡大すること、より詳しくはモニタ領域の充填効率Ｅcに関する下限を低下させることにより、エンジン３の運転点を切り換えることなくモニタ領域内に保つ手法を採用したものが本実施形態である。

図４は本実施形態の故障診断の実施状況を示すタイムチャートである。説明の前提として、故障診断のためのモニタ領域がエンジン３の回転速度Ｎe1250〜1750rpm、充填効率Ｅc15〜25％に予め設定され、その中央の回転速度Ｎe1500rpm、充填効率Ｅc20％が故障診断時の目標運転点として設定され、さらに電池受入れ性の低下時には、エンジン３の運転点がモータジェネレータ１０の発電制限のために充填効率Ｅc10％（図３中の○印）まで低下するものとする。

まず、走行バッテリ１５の電池受入れ性が低下してない通常時の故障診断について述べる。排ガス循環装置２１の故障診断の実施条件が成立していないとき、上記したように、エンジン３はモータジェネレータ１０の目標発電量を最小燃費で達成可能な運転点で運転され、排ガス循環バルブ２３はエンジン３の運転領域に応じた開度に制御されている。
故障診断の実施条件が成立すると、モニタ領域へのエンジン３の運転点の切換要求がなされ、それに呼応してエンジン３の運転点がモニタ領域内の目標運転点に切り換えられる。モータジェネレータ１０が発電制限されていないため、エンジン３は何ら問題なく目標運転点で運転されてモニタ領域内に保たれ続ける。この時点で排ガス循環バルブ２３が一旦全閉（0%）された上で、圧力センサ２６によるインマニ圧の検出値が第１圧力Ｐ1として記憶され、その後に排ガス循環バルブ２３が所定量開（20%）されて、インマニ圧の検出値が第２圧力Ｐ2として記憶される。これらの第１及び第２圧力Ｐ1,Ｐ2の差圧ΔＰが予め設定された故障判定値以上のときには排ガス循環装置２１の正常判定を下し、故障判定値未満のときには異常判定を下す。

なお、正常・異常の判定後には故障診断の実施条件が不成立となり、エンジン３は再びモータジェネレータ１０の目標発電量に基づく運転点で運転され、エンジン３の運転領域に応じて排ガス循環バルブ２３の開度が制御される。
一方、走行バッテリ１５の電池受入れ性が低下している場合について述べる。このときのエンジン３の運転点は、モータジェネレータ１０の発電制限によりモニタ領域の下限の充填効率Ｅc15%を下回る10％まで低下しているため、通常であればモニタ領域を逸脱していると見なされて故障診断は開始されない。本実施形態では、故障診断の実施条件が成立した時点で、図３に仮想線で示すように、モニタ領域の下限が充填効率Ｅc15%から10％に切り換えられて負荷低下方向に拡大される（モニタ領域拡大手段、第１の対応手段）。このため、図４中に破線で示すように充填効率Ｅc10%のエンジン３の運転点であっても、運転点がモニタ領域内に保たれていると見なされ、問題なく故障診断が開始される。

そして、この電池受入れ性が低下しているときの故障診断では、通常時とは異なる排ガス循環バルブ２３の開度及び故障判定値が適用され、その趣旨は以下に述べる通りである。
［背景技術］で述べたように、モニタ領域は診断精度等を配慮した結果、シリーズモードでの通常時の運転に比較して低負荷側に設定されおり、その下限である充填効率Ｅc15%は、排ガス循環バルブ２３を所定量開しても排ガス循環ガスによりエンジン３の燃焼状態が悪化して失火に至らない限界付近の値として設定されている。このような燃焼安定性に関してほとんど余裕がないモニタ領域の下限を、本実施形態ではさらに充填効率Ｅc10%まで低下させるため、エンジン３の燃焼悪化により失火する虞がある。

そこで本実施形態では、電池受入れ性が低下しているときの故障診断時に、排ガス循環バルブ２３の開度を通常時に適用される開度よりも小開度、例えば図４中に破線で示す10%にとどめて燃焼悪化を抑制している。また、排ガス循環バルブ２３の開度が小さくなると、図４中に破線で示すように全閉時との差圧ΔＰが縮小されるため、それに応じて故障判定値に関しても通常時よりも小さな値を適用している。

以上のように本実施形態によれば、電池受入れ性の低下によりエンジン３の運転点を充填効率Ｅc10%まで低下させている状態で故障診断の実施条件が成立したときに、モニタ領域の下限を充填効率Ｅc10%まで低下させて負荷低下方向に拡大している。このため、エンジン３の運転点がモニタ領域内に保たれ、問題なく故障診断を実施できる。
そして、故障診断時の排ガス循環バルブ２３の開度を通常時よりも小開度にとどめているため、排ガス循環ガスの環流に起因するエンジン３の燃焼悪化を抑制できる。さらに、排ガス循環バルブ開度の縮小に対応する適切な故障判定値を適用するため、通常時と同様に排ガス循環装置２１の正常・異常を的確に判定できる。結果として本実施形態によれば、走行バッテリ１５の電池受入れ性の低下時においても、目標充電電力の制限により走行バッテリ１５を保護しつつ、エンジン３の運転点をモニタ領域内に保って排ガス循環装置２１の故障診断を実施することができる。

なお、上記したエンジン３の充填効率Ｅcや回転速度Ｎeに関する例示は一例にすぎず、任意に変更可能であることは言うまでもない。
ところで以上の説明は、故障診断を開始する以前に既に電池受入れ性が低下していた場合であるが、故障診断の開始後に電池受入れ性が低下した場合にも応用できる。例えば、故障診断は開始したが未だインマニ圧の検出を開始していない段階で、電池受入れ性の低下判定が下された場合には、その時点でエンジン３の運転点を充填効率Ｅc10%まで低下させると共に、モニタ領域の下限を充填効率Ｅc10％に切り換えればよい。これによりエンジン３の運転点がモニタ領域内に保たれるため、上記と同様に問題なく故障診断が実施することができる。

また、インマニ圧の検出の開始後に電池受入れ性の低下判定が下された場合には、エンジン３の運転点を充填効率Ｅc10%まで低下させ、モニタ領域の下限を充填効率Ｅc10％に切り換えた上で、インマニ圧の検出を最初から実施すればよい。
［第２実施形態］
第１実施形態と同じく本実施形態でもモニタ領域を拡大しているが、その目的は、通常のモニタ領域の下限を下回る充填効率Ｅc（例えば10%）の運転点をモニタ領域内に含めるためではなく、エンジン３の燃焼を安定化することにより、運転点がモニタ領域を逸脱しているままであっても排ガス循環装置２１の故障診断を実施可能とする趣旨である。

図５は本実施形態の故障診断の実施状況を示すタイムチャートである。
本実施形態ではエンジン３の燃焼悪化の対策として、エンジン３の目標運転点を回転増加方向、例えば図５中に破線で示すように1500rpmから2000rpmに切り換えると共に（運転点補正手段、第２の対応手段）、モニタ領域の回転速度Ｎeに関する上限についても1750rpmから2000rpmに拡大する（モニタ領域拡大手段、第２の対応手段）。結果としてエンジン３は目標運転点2000rpm，10％で運転され、図３のマップから判るように、回転速度Ｎeの増加によりエンジン３の燃焼状態が安定化する。運転点は回転速度Ｎeに関して回転増加方向に拡大されたモニタ領域内にあり、充填効率Ｅcに関しては、依然としてモニタ領域の下限である15％を下回っている。しかし、燃焼の安定化により故障診断を実施可能な環境が整ったものと見なし、本実施形態では、そのまま排ガス循環装置２１の故障診断を開始する。

そして、このようにエンジン３の回転速度Ｎeが増加すると、図５中に破線で示すように、同一排ガス循環開度であっても通常時に比較して差圧ΔＰが縮小傾向になって誤判定し易くなる。そこで、通常時には排ガス循環バルブ２３の開度を小開度、例えば図５中に実線で示す20%にとどめ、電池受入れ性の低下時には、破線で示すように排ガス循環バルブ２３の開度を40%としている。

以上のように本実施形態によれば、故障診断時のモニタ領域を回転増加方向に拡大した上で、エンジン３の目標運転点についても回転増加方向に切り換えることにより、エンジン３の燃焼を安定化した上で排ガス循環装置２１の故障診断を実施している。このため、充填効率Ｅcに関してはモニタ領域を逸脱しているものの、エンジン３が失火を発生し難い高回転域で運転されることから、故障診断により排ガス循環ガスが導入されても失火による燃焼悪化を抑制できる。

さらに、エンジン３の回転増加に起因する差圧ΔＰの縮小を防止すべく、通常時に比較して排ガス循環バルブ２３の開度を拡大しているため、通常時と同様の故障判定値に基づき排ガス循環装置２１の正常・異常を的確に判定できる。結果として本実施形態によれば、走行バッテリ１５の電池受入れ性の低下時においても、目標充電電力の制限により走行バッテリ１５を保護しつつ、排ガス循環装置２１の故障診断を実施することができる。

なお本実施形態では、通常時と電池受入れ性の低下時との差圧ΔＰの格差を解消すべく排ガス循環開度を変更したが、これに代えて、電池受入れ性の低下時には通常時よりも故障判定値として小さな値を適用してもよい。
また、上記したエンジン３の充填効率Ｅcや回転速度Ｎeに関する例示は一例にすぎず、任意に変更可能であり、さらに第１実施形態で述べたように、以上の本実施形態の制御を、故障診断の開始後に電池受入れ性が低下した場合に応用してもよい。

ところで、以上のように排ガス循環装置２１の故障診断を実施する際に、電池受入れ性の低下判定に基づきエンジン３の運転点を負荷低下方向に切り換えるとモニタ領域を逸脱してしまう場合に、第１実施形態では、モニタ領域を負荷低下方向に拡大して、エンジン３の運転点を切り換えることなくモニタ領域内に保ち（第１の対応手段）、第２実施形態では、モニタ領域を回転増加方向に拡大すると共にエンジン３の運転点を回転増加方向に切り換えている（第２の対応手段）。

これらの手法を比較すると、エンジン３を回転増加させる第２実施形態の手法では、故障診断の度に騒音及び振動が増加するため運転者に違和感を与える可能性があるため、ＮＶＨ性能の点で、モニタ領域を拡大するだけの第１実施形態の手法の方が優れる。一方で第１実施形態の手法は、エンジン３の運転点をモニタ領域内に保つことを条件としているため、運転点が充填効率Ｅcに関して大きく低下している場合にはモニタ領域内に保つことができない。

そこで、第１実施形態の手法でエンジン３の運転点をモニタ領域内に保てる場合には、第１実施形態の手法により故障診断を実施し、第１実施形態の手法ではエンジン３の運転点をモニタ領域内に保てない場合には、第２実施形態の手法により故障診断を実施するようにしてもよい（対応切換手段）。
このように双方の手法を適宜切り換えるようにすれば、まず第１実施形態の手法が優先して実施されることから良好なＮＶＨ性能を確保でき、且つ第１実施形態の手法が実施不能な場合であっても第２実施形態を実施可能なため、これにより電池受入れ性の低下時であっても故障診断を実施することができる。

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、走行モードをＥＶモード、シリーズモード、パラレルモードの間で切換可能なプラグインハイブリッド車両１の排ガス循環故障診断装置に具体化したが、車両１の種別はこれに限るものではない。エンジンにより発電機を駆動して発電電力を走行バッテリに充電するシリーズモードを実行可能なハイブリッド車両であれば任意に適用可能である。

１車両
３エンジン
１０モータジェネレータ（発電機）
１５走行バッテリ
１８ハイブリッドコントローラ（排ガス循環手段、充電制御手段、電池受入れ性判定手段、充電電力制限手段、排ガス循環故障診断手段、運転点補正手段、モニタ領域拡大手段、第１，２の対応手段、対応切換手段）
２１排ガス循環装置（排ガス循環手段）
２２排ガス循環通路
２３排ガス循環バルブ
２４エキゾーストマニホールド（排気側）
２５インテークマニホールド（吸気側）
２６圧力センサ（排ガス循環故障診断手段）

Claims

エンジンを所定の運転点で運転して発電機を駆動し、該発電機により発電された電力をバッテリに充電する充電制御手段と、
前記バッテリへの充電電力を制限すべき電池受入れ性の低下時か否かを判定する電池受入れ性判定手段と、
前記電池受入れ性判定手段により電池受入れ性の低下時と判定されたときに、前記バッテリへの充電電力を制限すべく前記エンジンの運転点を負荷低下方向に切り換え、発電機の発電電力を低下させる充電電力制限手段と、
前記エンジンの排ガスを排ガス循環ガスとして吸気側に環流させる排ガス循環手段と、
前記排ガス循環手段の故障診断の実施条件が成立したときに、前記エンジンの運転点を負荷と回転速度で規定されるモニタ領域内で前記排ガス循環手段の故障診断を実施する排ガス循環故障診断手段と、
前記排ガス循環故障診断手段により前記排ガス循環手段の故障判定が実施される際に、前記電池受入れ性判定手段の判定に基づき前記エンジンの運転点が負荷低下方向に切り換えられると前記モニタ領域を逸脱する場合に、前記モニタ領域を拡大するモニタ領域拡大手段と
を備え、
前記モニタ領域拡大手段は、前記エンジンの負荷低下方向に前記モニタ領域を拡大して前記運転点を前記拡大されたモニタ領域内に保ち、
前記モニタ領域拡大手段は、前記エンジンの回転増加方向に前記モニタ領域を拡大し、
前記モニタ領域拡大手段による前記モニタ領域の拡大時に、前記エンジンの運転点を回転増加方向に切り換える運転点補正手段をさらに備えた
ことを特徴とするハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置。
前記排ガス循環手段は、前記エンジンの排ガスを排ガス循環バルブの開度に応じて排ガス循環通路を経て吸気側に環流させ、
前記排ガス循環故障診断手段は、前記排ガス循環バルブを開弁及び閉弁したときの前記エンジンの吸気側の圧力変化に基づき前記排ガス循環手段の故障診断を実施すると共に、前記電池受入れ性判定手段の判定に基づく前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記排ガス循環バルブの開弁時の開度を縮小する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置。
前記排ガス循環故障診断手段は、前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記排ガス循環バルブの開弁時の開度を縮小すると共に、前記吸気側の圧力変化を判定する故障判定値として小さな値を適用する
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置。
前記排ガス循環手段は、前記エンジンの排ガスを排ガス循環バルブの開度に応じて排ガス循環通路を経て吸気側に環流させ、
前記排ガス循環故障診断手段は、前記排ガス循環バルブを開弁及び閉弁したときの前記エンジンの吸気側の圧力変化に基づき前記排ガス循環手段の故障診断を実施すると共に、前記電池受入れ性判定手段の判定に基づく前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記排ガス循環バルブの開弁時の開度を拡大する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置。
前記排ガス循環故障診断手段は、前記モニタ領域の拡大時に、通常時に比較して前記吸気側の圧力変化を判定する故障判定値として小さな値を適用する
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置。
前記モニタ領域拡大手段は、前記モニタ領域を負荷低下方向に拡大して前記運転点を前記モニタ領域内に保つ第１の対応手段、及び前記モニタ領域を回転増加方向に拡大すると共に、前記エンジンの運転点を回転増加方向に切り換える第２の対応手段からなり、
前記第１の対応手段により前記エンジンの運転点を前記モニタ領域内に保てる場合には該第１の対応手段に処理を実行させ、前記第１の対応手段により前記運転点をモニタ領域内に保てない場合には、前記第２の対応手段に処理を実行させる対応切換手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の排ガス循環故障診断装置。