図1は、本発明の第1実施例としてのエンジン装置21を搭載するハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2は、エンジン装置21の構成の概略を示す構成図である。第1実施例のハイブリッド自動車20は、図1に示すように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70とを備える。
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。図2に示すように、エンジン22は、エアクリーナ122により清浄された空気を吸気管123に吸入してスロットルバルブ124やサージタンク125を通過させると共に、吸気管123のサージタンク125よりも下流側で燃料噴射弁126から燃料を噴射し、空気と燃料とを混合する。そして、エンジン22は、この混合気を吸気バルブ128を介して燃焼室129に吸入し、吸入した混合気を点火プラグ130による電気火花により爆発燃焼させる。この爆発燃焼のエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動がクランクシャフト26の回転運動に変換される。
燃焼室129から排気バルブ133を介して排気管134に排出される排気は、浄化装置136,138を介して外気に排出される。浄化装置136,138は、それぞれ、排気中の一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)、窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化触媒(三元触媒)136a,138aを有する。浄化触媒136a,138aは、それぞれ酸素を吸蔵可能に構成されている。
エンジン22の排気管134の浄化装置136よりも上流側には、上流側空燃比センサ152が取り付けられており、排気管134の浄化装置136よりも下流側で且つ浄化装置138の上流側には、下流側空燃比センサ154が取り付けられている。第1実施例では、上流側空燃比センサ152および下流側空燃比センサ154は、同一仕様のセンサが用いられるものとした。図3は、上流側空燃比センサ152および下流側空燃比センサ154の空燃比(酸素濃度)-出力電流Iafu,Iafdの特性の一例を示す説明図である。図3に示すように、上流側空燃比センサ152、下流側空燃比センサ154は、それぞれ、浄化触媒136aよりも上流側、下流側の排気の空燃比(酸素濃度)が大きいほど出力電流Iafu,Iafdがリニアに大きくなり、且つ、排気の空燃比が理論空燃比AFthのときに出力電流Iafu,Iafdが基準電流Iafuth,Iafdthとしての値0になるセンサとして構成されている。
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により運転制御されている。エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。
エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。エンジンECU24に入力される信号としては、例えば、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランク角θcrや、エンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からの冷却水温Twを挙げることができる。また、吸気バルブ128を開閉するインテークカムシャフトや排気バルブ133を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジションθcaも挙げることができる。さらに、スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ124aからのスロットル開度THや、吸気管123に取り付けられたエアフローメータ148からの吸入空気量Qa、吸気管123に取り付けられた温度センサ149からの吸気温Ta、サージタンク125に取り付けられた圧力センサ150からのサージ圧Psも挙げることができる。加えて、上述の上流側空燃比センサ152からの出力電流Iafuや、下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdも挙げることができる。
エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力される。エンジンECU24から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ124bへの駆動制御信号、燃料噴射弁126への駆動制御信号や、点火プラグ130への制御信号を挙げることができる。
エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ140からのエンジン22のクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算する。また、エアフローメータ148からの吸入空気量Qaとエンジン22の回転数Neとに基づいて体積効率(エンジン22の1サイクルあたりの行程容積に対する1サイクルで実際に吸入される空気の容積の比)KLを演算する。さらに、図4の換算マップを用いて、上流側空燃比センサ152からの出力電流Iafuを検出空燃比AFuに換算すると共に下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdを検出空燃比AFdに換算する。図4の換算マップは、出力電流Iafu,Iafdと検出空燃比AFu,AFdとの関係として予め定められ、図示しないROMに記憶されている。
図1に示すように、プラネタリギヤ30は、シングルピニオンタイプの遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2の駆動に用いられると共に電力ライン54を介してバッテリ50に接続されている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。モータECU40に入力される信号としては、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の各相に流れる相電流を検出する電流センサからのモータMG1,MG2の各相の相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2を挙げることができる。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力される。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の電気角θe1,θe2や回転数Nm1,Nm2を演算する。
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン54を介してインバータ41,42に接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52により管理されている。
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の端子間に取り付けられた電圧センサ51aからのバッテリ50の電圧Vbや、バッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからのバッテリ50の電流Ib、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからのバッテリ50の温度Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサ51bからの電池電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCを演算する。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポート、通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。HVECU70に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPを挙げることができる。また、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP、車速センサ88からの車速V、外気温センサ89からの外気温度Toutも挙げることができる。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52と通信ポートを介して接続されている。
こうして構成された第1実施例のハイブリッド自動車20は、エンジン22の運転を伴わずに走行する電動走行モード(EV走行モード)や、エンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード(HV走行モード)で走行する。
EV走行モードでは、HVECU70は、最初に、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に要求される)要求トルクTd*を設定する。続いて、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、設定したモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。モータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
HV走行モードでは、HVECU70は、最初に、EV走行モードと同様に、要求トルクTd*を設定する。続いて、要求トルクTd*に駆動軸36の回転数Ndを乗じて走行に要求される要求パワーPd*を演算し、要求パワーPd*からバッテリ50の充放電要求パワーPb*(バッテリ50から放電するときが正の値)を減じてエンジン22に要求される要求パワーPe*を演算する。ここで、駆動軸36の回転数Ndとしては、例えば、モータMG2の回転数Nm2や、車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数が用いられる。そして、エンジン22から要求パワーPe*が出力されると共に要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるようにエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*を24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。エンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*および目標トルクTe*に基づいて運転されるようにエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御などを行なう。モータECU40によるモータMG1,MG2(インバータ41,42)の制御については上述した。
ここで、エンジンECU24によるエンジン22の燃料噴射制御について説明する。図5は、エンジンECU24によりエンジン22の燃料噴射制御を行なう際の制御ブロックの一例を示す制御ブロック図である。図示するように、エンジンECU24は、エンジン22の燃料噴射制御についての制御ブロックとして、ベース噴射量設定部90と、メインフィードバック部91と、サブフィードバック部92と、目標噴射量設定部93と、噴射弁制御部94と、酸素吸蔵量推定部96とを有する。
ベース噴射量設定部90は、体積効率KLに基づいて、燃焼室129内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための燃料噴射弁126の目標噴射量Qf*のベース値であるベース噴射量Qfbを設定する。ここで、目標空燃比としては、第1実施例では、理論空燃比AFthが用いられる。ベース噴射量Qfbは、例えば、燃焼室129内の混合気の空燃比を目標空燃比とするための単位噴射量(体積効率KLの1%当たりの噴射量)Qfpuに体積効率KLを乗じて演算される。体積効率KLは、上述したように、エアフローメータ148からの吸入空気量Qaと、クランクポジションセンサ140からのエンジン22のクランク角θcrに基づいて演算されるエンジン22の回転数Neと、に基づいて演算される。
メインフィードバック部91は、上流側空燃比センサ152からの出力電流Iafuに対応する検出空燃比AFuを制御用空燃比AFu*にするためのフィードバック制御により補正値δafを演算し、演算した補正値δafに値(-1)を乗じてから値1を加えた値を補正係数Kafに設定する。ここで、制御用空燃比AFu*は、サブフィードバック部92により設定される。補正値δafは、式(1)に示すように、検出空燃比AFuと制御用空燃比AFu*と比例項のゲインKpと積分項のゲインKiとを用いたフィードバック制御の関係式を用いて演算される。補正値δafに値(-1)を乗じてから値1を加えた値を補正係数Kafに設定する理由については後述する。
δaf=Kp・(AFu*-AFu)+Ki・∫(AFu*-AFu)dt (1)
サブフィードバック部92は、下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdに対応する検出空燃比AFdに基づいて、制御用空燃比AFu*にリッチ側の値を設定するリッチ補正と、制御用空燃比AFu*にリーン側の値を設定するリーン補正と、を交互に行なう。以下、この処理を「サブフィードバック補正」という。リッチ補正やリーン補正は、浄化触媒136aの酸素吸蔵量を調節するために行なわれる。サブフィードバック部92の詳細については後述する。
目標噴射量設定部93は、ベース噴射量Qfbに補正係数Kafを乗じた値を燃料噴射弁126の目標噴射量Qf*に設定する。噴射弁制御部94は、燃料噴射弁126から目標噴射量Qf*の燃料噴射が行なわれるように燃料噴射弁126を制御する。
ここで、メインフィードバック部91において、補正値δafに値(-1)を乗じてから値1を加えた値を補正係数Kafに設定する理由について説明する。リーン補正の実行中には、検出空燃比AFuが制御用空燃比AFu*よりも小さく(リッチ側であり)、式(1)により、基本的に、補正値δafが正の値になる。このため、補正係数Kafを値1よりも小さくして目標噴射量Qf*をベース噴射量Qfbよりも少なくし、検出空燃比AFuを現在値よりも大きくする(リーン側にする)必要がある。これに対して、リッチ補正の実行中には、検出空燃比AFuが制御用空燃比AFu*よりも大きく(リーン側であり)、式(1)により、基本的に、補正値δafが負の値になる。このため、補正係数Kafを値1よりも大きくして目標噴射量Qf*をベース噴射量Qfbよりも多くし、検出空燃比AFuを現在値よりも小さくする(リッチ側にする)必要がある。こうした理由により、補正値δafに値(-1)を乗じてから値1を加えた値を補正係数Kafに設定するのである。
サブオフセット量設定部95は、サブフィードバック部92で用いられるサブオフセット量εR,εLを設定する。このサブオフセット量設定部95の詳細については後述する。酸素吸蔵量推定部96は、上流側空燃比センサ152からの出力電流Iafuに対応する検出空燃比AFuと下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdに対応する検出空燃比AFdとエアフローメータ148からの吸入空気量Qaとに基づいて、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSを推定すると共に、その最大値である最大酸素吸蔵量OSmaxを推定する。一般に、最大酸素吸蔵量OSmaxは、浄化触媒136aの劣化が進行するにつれて減少する。
次に、サブフィードバック部92の詳細について説明する。図6は、サブフィードバック部92により実行されるサブフィードバック補正ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。なお、第1実施例では、本ルーチンの繰り返しの実行が開始されるとき(初回の実行が開始されるとき)に、後述のリッチ補正フラグFrに値1が設定される。
図6のサブフィードバック補正ルーチンでは、サブフィードバック部92は、最初に、下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdに対応する検出空燃比AFdを入力すると共に(ステップS100)、リッチ補正フラグFrの値を調べる(ステップS110)。ここで、リッチ補正フラグFrは、リッチ補正およびリーン補正のうちの何れの実行中であるかを示すフラグである。
ステップS110でリッチ補正フラグFrが値1のときには、リッチ補正の実行中であると判断し、検出空燃比AFdを、理論空燃比AFthからサブオフセット量εRを減じたリッチ側閾値(AFth-εR)と比較する(ステップS120)。ここで、サブオフセット量εRは、上述したように、サブオフセット量設定部95により設定される。ステップS120の処理は、検出空燃比AFdがある程度リッチ側の値になったか否か、即ち、浄化触媒136aよりも下流側の排気中の未燃焼燃料量がある程度増加したか否かを判定する処理である。
ステップS120で検出空燃比AFdがリッチ側閾値(AFth-εR)よりも大きいときには、未だ検出空燃比AFdがある程度リッチ側の値になっていないと判断し、理論空燃比AFthからメインオフセット量δRを減じた値(AFth-δR)を制御用空燃比AFu*に設定して(ステップS170)、本ルーチンを終了する。ここで、メインオフセット量δRは、サブオフセット量εR以上の範囲内で設定される。例えば、メインオフセット量δRには、サブオフセット量εRにマージンを加えた値が設定される。この場合、リッチ補正の実行を継続することになる。
ステップS120で検出空燃比AFdがリッチ側閾値(AFth-εR)以下のときには、検出空燃比AFdがある程度リッチ側の値になったと判断し、リッチ補正フラグFrに値0を設定し(ステップS130)、理論空燃比AFthにメインオフセット量δLを加えた値(AFth+δL)を制御用空燃比AFu*に設定して(ステップS140)、本ルーチンを終了する。ここで、メインオフセット量δLは、サブオフセット量εL以上の範囲内で設定される。例えば、メインオフセット量δLには、サブオフセット量εLにマージンを加えた値が設定される。サブオフセット量εLは、上述したように、サブオフセット量設定部95により設定される。このようにして、リッチ補正の実行からリーン補正の実行に切り替えるのである。
ステップS110でリッチ補正フラグFrが値0のときには、リーン補正の実行中であると判断し、検出空燃比AFdを、理論空燃比AFthにサブオフセット量εLを加えたリーン側閾値(AFth+εL)と比較する(ステップS150)。この処理は、検出空燃比AFdがある程度リーン側の値になったか否か、即ち、浄化触媒136aよりも下流側の排気中の酸素量がある程度増加したか否かを判定する処理である。
ステップS150で検出空燃比AFdがリーン側閾値(AFth+εL)未満のときには、未だ検出空燃比AFdがある程度リーン側の値になっていないと判断し、上述のステップS140の処理により、値(AFth+δL)を制御用空燃比AFu*に設定して、本ルーチンを終了する。この場合、リーン補正の実行を継続することになる。
ステップS150で検出空燃比AFdがリーン側閾値(AFth+εL)以上のときには、検出空燃比AFdがある程度リーン側の値になったと判断し、リッチ補正フラグFrに値1を設定し(ステップS160)、上述のステップS170の処理により、値(AFth-δR)を制御用空燃比AFu*に設定して、本ルーチンを終了する。このようにして、リーン補正の実行からリッチ補正の実行に切り替えるのである。
図7は、検出空燃比AFdや、サブフィードバック補正の様子の一例を示す説明図である。図示するように、リーン補正の実行中に検出空燃比AFdがリーン側閾値(AFth+εL)以上に至ると(時刻t1,t3)、リッチ補正の実行に切り替える。また、リッチ補正の実行中に検出空燃比AFdがリッチ側閾値(AFth-εR)以下に至ると(時刻t2)、リーン補正の実行に切り替える。以下、リーン補正およびリッチ補正のうちの一方の開始から他方の終了まで(例えば、時刻t1~t3)を「サブフィードバック補正の1周期」という。
なお、リッチ補正の実行中には、ベース噴射量Qfbよりも多い値を目標噴射量Qf*に設定して燃料噴射弁126を制御するから、浄化触媒136aに流入する排気には、その排気中の酸素と過不足なく反応する未燃焼燃料量よりも多量の未燃焼燃料が含まれる。この多量の未燃焼燃料は、排気中の酸素や浄化触媒136aに吸蔵されている酸素により酸化されるから、浄化触媒136aよりも下流側の排気中の酸素量や未燃焼燃料量は十分に少なくなる。これにより、図示するように、検出空燃比AFdがストイキ基準値AFth付近のときに、検出空燃比AFdの単位時間当たりの変化量である検出空燃比変化率ΔAFdの絶対値が小さくなっている。
次に、サブオフセット量設定部95の詳細について説明する。図8は、サブオフセット量設定部95により実行されるサブオフセット量設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。
図8のサブオフセット量設定ルーチンでは、サブオフセット量設定部95は、最初に、吸入空気量Qaや出力電流Iafd、最大酸素吸蔵量OSmax、燃料噴射制御フラグFfi、第1所定条件フラグFfc1などのデータを入力する(ステップS200)。ここで、吸入空気量Qaは、エアフローメータ148により検出された値が入力される。出力電流Iafdは、下流側空燃比センサ154により検出された値が入力される。最大酸素吸蔵量OSmaxは、酸素吸蔵量推定部96により推定された値が入力される。
燃料噴射制御フラグFfiは、燃料噴射制御フラグ設定ルーチン(図示省略)により設定された値が入力される。燃料噴射制御フラグ設定ルーチンでは、エンジンECU24は、エンジン22の燃料噴射制御を行なうときには燃料噴射制御フラグFfiに値1が設定され、エンジン22の燃料噴射制御を行なわないときには燃料噴射制御フラグFfiに値0が設定される。
第1所定条件フラグFfc1は、第1所定条件フラグ設定ルーチン(図示省略)により設定された値が入力される。第1所定条件フラグ設定ルーチンでは、エンジンECU24は、第1所定条件が成立しているときには、第1所定条件フラグFfc1に値1が設定され、第1所定条件が成立していないときには、第1所定条件フラグFfc1に値0が設定される。第1所定条件としては、エンジン22の燃料カット中に下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdが安定した条件が用いられる。例えば、第1所定条件としては、エンジン22の燃料カットの開始から所定時間Tfc1が経過した条件や、エンジン22の燃料カット中に出力電流Iafdの単位時間当たりの変化量である出力電流変化率ΔIafdの絶対値が閾値ΔIafdref以下に至ってから所定時間Tfc2が経過した条件などが用いられる。
所定時間Tfc1は、出力電流Iafdが安定するのに要する時間である。閾値ΔIafdrefは、出力電流変化率ΔIafdの絶対値が十分に小さくなったと判断できる上限値である。所定時間Tfc2は、出力電流変化率ΔIafdの絶対値が十分に小さくなったと確定するのに要する時間である。所定時間Tfc1,Tfc2や閾値ΔIafdrefは、実験や解析により予め定められる。なお、エンジン22の燃料カットは、例えば、HV走行モードでアクセルオフされたときなどに行なわれる。
こうしてデータが入力されると、第1所定条件フラグFfc1の値を調べる(ステップS210)。そして、第1所定条件フラグFfc1が値1のときには、第1所定条件が成立していると判断し、出力電流Iafdを所定時電流Iafdfcに設定する(ステップS220)。第1所定条件フラグFfc1が値0のときには、第1所定条件が成立していないと判断し、ステップS220の処理を実行しない。この場合、所定時電流Iafdfcを保持することになる。
続いて、燃料噴射制御フラグFfiの値を調べる(ステップS230)。燃料噴射制御フラグFfiが値0のときには、エンジン22の燃料噴射制御を行なわないと判断し、本ルーチンを終了する。エンジン22の燃料噴射制御を行ないときには、サブフィードバック部92により図6のサブフィードバック補正ルーチンを実行する必要がないから、第1実施例では、サブオフセット量εR,εLを設定しないものとした。
ステップS230で燃料噴射制御フラグFfiが値1のときには、エンジン22の燃料噴射制御を行なうと判断し、吸入空気量Qaおよび最大酸素吸蔵量OSmaxと図9の基本サブオフセット量設定用マップとを用いて基本サブオフセット量εRbを設定すると共に(ステップS240)、吸入空気量Qaと図10の基本サブオフセット量設定用マップとを用いて基本サブオフセット量εLbを設定する(ステップS250)。続いて、所定時電流Iafdfcと図11の補正係数設定用マップとを用いて補正係数αR,αLを設定する(ステップS260)。そして、式(2)および式(3)に示すように、基本サブオフセット量εRb,εLbに補正係数αR,αLを乗じた値をサブオフセット量εR,εLに設定して(ステップS270)、本ルーチンを終了する。
εR=εRb・αR (2)
εL=εLb・αL (3)
図9の基本サブオフセット量設定用マップは、吸入空気量Qaおよび最大酸素吸蔵量OSmaxと基本サブオフセット量εRbとの関係として予め設定され、図示しないROMに記憶されている。図10の基本サブオフセット量設定用マップは、吸入空気量Qaと基本サブオフセット量εLbとの関係として予め設定され、図示しないROMに記憶されている。
図9に示すように、基本サブオフセット量εRbは、吸入空気量Qaが多いほど大きくなり、且つ、最大酸素吸蔵量OSmaxが大きいほど大きくなるように設定される。したがって、式(2)から分かるように、吸入空気量Qaが大きく且つ最大酸素吸蔵量OSmaxが大きいほど、サブオフセット量εRが大きくなり、リッチ側閾値(AFth-εR)が小さくなる(理論空燃比AFthから離間する)。
図10に示すように、基本サブオフセット量εLbは、吸入空気量Qaが大きいほど大きくなるように設定される。したがって、式(3)から分かるように、吸入空気量Qaが大きいほど、サブオフセット量εLが大きくなり、リーン側閾値(AFth+εL)が大きくなる(理論空燃比AFthから離間する)。
以下、吸入空気量Qaや最大酸素吸蔵量OSmaxとリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)との関係をこのようにする理由について説明する。吸入空気量Qaが大きいほど、リッチ補正の実行中やリーン補正の実行中の浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSの単位時間当たりの減少量や増加量が大きくなる。また、最大酸素吸蔵量OSmaxが大きいほど、浄化触媒136aに酸素が吸蔵されやすくなる。したがって、吸入空気量Qaが大きく且つ最大酸素吸蔵量OSmaxが大きいほどリッチ側閾値(AFth-εR)を小さくすると共に吸入空気量Qaが大きいほどリーン側閾値(AFth+εL)を大きくすることにより、浄化触媒136aが排気の浄化性能をより十分に発揮することができる。
図11の補正係数設定用マップは、所定時電流Iafdfcと補正係数αR,αLとの関係として予め設定され、図示しないROMに記憶されている。図中、第1所定範囲Rfc1は、下流側空燃比センサ154が正常な場合の所定時電流Iafdfcの範囲として実験や解析により予め設定される。図示するように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときには、補正係数αR,αLに値1設定される。この場合、式(2)および式(3)から分かるように、基本サブオフセット量εRb,εLbとサブオフセット量εR,εLとが同一になる。
また、図示するように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdth(値0)に接近しているとき)には、補正係数αR,αLに、所定時電流Iafdfcが小さいほど値1に対して小さくなる値が設定される。この場合、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、所定時電流Iafdfcが小さいほど、サブオフセット量εR,εLがより小さくなり、リッチ側閾値(AFth-εR)がより大きくなると共にリーン側閾値(AFth+εL)がより小さくなる。即ち、所定時電流Iafdfcが小さいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)が理論空燃比AFthにより接近する。
さらに、図示するように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdthから離間しているとき)には、補正係数αR,αLに、所定時電流Iafdfcが大きいほど値1に対して大きくなる値が設定される。この場合、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、所定時電流Iafdfcが大きいほど、サブオフセット量εR,εLがより大きくなり、リッチ側閾値(AFth-εR)がより小さくなると共にリーン側閾値(AFth+εL)がより大きくなる。即ち、所定時電流Iafdfcが大きいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)が理論空燃比AFthからより離間する。
以下、所定時電流Iafdfcとリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)との関係をこのようにする理由について説明する。図12は、下流側空燃比センサ154の空燃比(酸素濃度)-出力電流Iafdの特性の一例を示す説明図である。図中、実線は、下流側空燃比センサ154が正常な場合の特性を示し、破線は、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常が生じている場合の特性を示し、一点鎖線は、下流側空燃比センサ154に電流高変化異常が生じている場合の特性を示す。ここで、電流低変化異常、電流高変化異常は、それぞれ、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比が理論空燃比AFthとは異なるときの出力電流Iafdと基準電流Iafdth(値0)との差分が正常時に比して小さくなる、大きくなる異常である。
上述したように、第1実施例では、第1所定条件として、エンジン22の燃料カット中に下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdが安定した条件が用いられる。したがって、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときには、下流側空燃比センサ154が正常であると想定される(図12の実線参照)。この場合、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比(酸素濃度)と、下流側空燃比センサ154からの出力電流Iafdに対応する検出空燃比AFd(検出空燃比AFdに対応する酸素濃度)とが略同一になる。このように図3や図4のマップが設定される。
所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdthに接近しているとき)には、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常が生じていると想定される(図12の破線参照)。このときには、検出空燃比AFdと理論空燃比AFthとの差分が、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と理論空燃比AFthとの差分に比して小さくなる。このため、所定時電流Iafdfcを用いずにリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を設定すると、エンジン22の燃料噴射制御を行なっているときに、以下の不都合が生じる可能性がある。
リッチ補正の実行中には、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比がリッチ側閾値(AFth-εR)よりも小さいときに、検出空燃比AFdがリッチ側閾値(AFth-εR)になり、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少している可能性がある。また、リーン補正の実行中には、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比がリーン側閾値(AFth+εL)よりも大きいときに、検出空燃比AFdがリーン側閾値(AFth+εL)になり、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に増加している可能性がある。即ち、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなり、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりし、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下する可能性があるのである。
第1実施例では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいときには、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthに接近させることにより、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりするのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
しかも、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいときには、所定時電流Iafdfcが小さいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthにより接近させることにより、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのをより適切に抑制することができる。
所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iahthから離間しているとき)には、下流側空燃比センサ154に電流高変化異常が生じていると想定される(図12の一点鎖線参照)。このときには、検出空燃比AFdと理論空燃比AFthとの差分が、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と理論空燃比AFthとの差分に比して大きくなる。このため、所定時電流Iafdfcを用いずにリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を設定すると、エンジン22の燃料噴射制御を行なっているときに、以下の不都合を生じる可能性がある。
リッチ補正の実行中には、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比がリッチ側閾値(AFth-εR)よりも大きいときに、検出空燃比AFdがリッチ側閾値(AFth-εR)になり、下流側空燃比センサ154が正常な場合に比して、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSの減少量が少ない可能性がある。また、リーン補正の実行中には、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比がリーン側閾値(AFth+εL)よりも小さいときに、検出空燃比AFdがリーン側閾値(AFth+εL)になり、下流側空燃比センサ154が正常な場合に比して、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSの増加量が少ない可能性がある。即ち、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりやすくなり、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSの変化量(減少量や増加量)が過度に少なくなり、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できていない可能性がある。
第1実施例では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいときには、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthから離間させることにより、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりやすくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSの変化量が過度に少なくなるのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
しかも、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいときには、所定時電流Iafdfcが大きいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthからより離間させることにより、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのをより適切に抑制することができる。
以上説明した第1実施例のハイブリッド自動車20に搭載されるエンジン装置21では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdthに接近しているとき)には、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthに接近させる。これにより、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
また、第1実施例のエンジン装置21では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iahthから離間しているとき)には、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthから離間させる。これにより、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
第1実施例のエンジン装置21では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいときには、所定時電流Iafdfcが小さいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthにより接近させるものとした。しかし、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、所定量γR1および所定量γL1だけ、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthに接近させるものとしてもよい。
第1実施例のエンジン装置21では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいときには、所定時電流Iafdfcが大きいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthからより離間させるものとした。しかし、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、所定量γR2および所定量γL2だけ、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthから離間させるものとしてもよい。また、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときと同一にリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を設定するものとしてもよい。
第1実施例のハイブリッド自動車20では、図2に例示したエンジン装置21を備えるものとした。しかし、これに代えて、図13に例示する変形例のエンジン装置21Bを備えるものとしてもよい。図13のエンジン装置21Bは、排気管134の浄化装置136よりも下流側で且つ浄化装置138の上流側に、下流側空燃比センサ154に代えて酸素センサ155が取り付けられる点を除いて、図2のエンジン装置21と同一のハード構成をしている。したがって、図13のエンジン装置21Bのうち、図2のエンジン装置21と同一のハード構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図14は、酸素センサ155の空燃比(酸素濃度)-出力電圧Voの特性の一例を示す説明図である。図中、実線は、酸素センサ155が正常な場合の特性を示す。図示するように、酸素センサ155は、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比(酸素濃度)が大きいほど出力電圧Voが小さくなり、且つ、排気の空燃比が理論空燃比AFthのときに出力電圧Voが基準電圧Voth(例えば、0.5Vなど)になるセンサとして構成されている。また、図中、破線は、酸素センサ155に電圧低変化異常が生じている場合の特性を示し、一点鎖線は、酸素センサ155に電圧高変化異常が生じている場合の特性を示す。ここで、電圧低変化異常、電圧高変化異常は、それぞれ、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比が理論空燃比AFthとは異なるときの出力電圧Voと基準電圧Vothとの差分が正常時に比して小さくなる、大きくなる異常である。
エンジンECU24は、図15の換算マップを用いて、酸素センサ155からの出力電圧Voを検出空燃比AFdに換算する。図15の換算マップは、酸素センサ155が正常な場合の出力電圧Voと検出空燃比AFdとの関係として予め定められ、図示しないROMに記憶されている。
この変形例では、サブオフセット量設定部95は、図8のサブオフセット量設定ルーチンに代えて、図16のサブオフセット量設定ルーチンを実行する。図16のサブオフセット量設定ルーチンは、ステップS200,S210,S220,S260の処理がステップS202,S212,S222,S262の処理に置き換えられた点を除いて、図8のサブオフセット量設定ルーチンと同一である。したがって、図16のサブオフセット量設定ルーチンのうち、図8のサブオフセット量設定ルーチンと同一の処理については、同一のステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。
図16のサブオフセット量設定ルーチンでは、サブオフセット量設定部95は、最初に、吸入空気量Qaや最大酸素吸蔵量OSmax、燃料噴射制御フラグFfiを入力すると共に、出力電圧Voや第2所定条件フラグFfc2を入力する(ステップS202)。ここで、吸入空気量Qaや最大酸素吸蔵量OSmax、燃料噴射制御フラグFfiは、図8のサブオフセット量設定ルーチンのステップS200の処理と同様に入力される。出力電圧Voは、酸素センサ155により検出された値が入力される。
第2所定条件フラグFfc2は、第2所定条件フラグ設定ルーチン(図示省略)により設定された値が入力される。第2所定条件フラグ設定ルーチンでは、エンジンECU24は、第2所定条件が成立しているときには、第2所定条件フラグFfc2に値1が設定され、第2所定条件が成立していないときには、第2所定条件フラグFfc2に値0が設定される。第2所定条件としては、エンジン22の燃料カット中に酸素センサ155からの出力電圧Voが安定した条件が用いられる。例えば、第2所定条件としては、エンジン22の燃料カットの開始から所定時間Tfc3が経過した条件や、エンジン22の燃料カット中に出力電圧Voの単位時間当たりの変化量である出力電圧変化率ΔVoの絶対値が閾値ΔVoref以下に至ってから所定時間Tfc4が経過した条件などが用いられる。
所定時間Tfc3は、出力電圧Voが安定するのに要する時間である。閾値ΔVorefは、出力電圧変化率ΔVoの絶対値が十分に小さくなったと判断できる上限値である。所定時間Tfc4は、出力電圧変化率ΔVoの絶対値が十分に小さくなったと確定するのに要する時間である。所定時間Tfc3,Tfc4や閾値ΔVorefは、実験や解析により予め定められる。
こうしてデータが入力されると、第2所定条件フラグFfc2の値を調べる(ステップS212)。そして、第2所定条件フラグFfc2が値1のときには、第2所定条件が成立していると判断し、出力電圧Voを所定時電圧Vofcに設定する(ステップS222)。第2所定条件フラグFfc2が値0のときには、第2所定条件が成立していないと判断し、ステップS222の処理を実行しない。この場合、所定時電圧Vofcを保持することになる。
そして、ステップS230で燃料噴射制御フラグFfiが値1のときには、エンジン22の燃料噴射制御を行なうと判断し、上述のステップS240,S250の処理により、基本サブオフセット量εRb,εLbを設定する。続いて、所定時電圧Vofcと図17の補正係数設定用マップとを用いて補正係数αR,αLを設定する(ステップS262)。そして、上述のステップS270の処理により、サブオフセット量εR,εLに設定して、本ルーチンを終了する。
図17の補正係数設定用マップは、所定時電圧Vofcと補正係数αR,αLとの関係として予め設定され、図示しないROMに記憶されている。図中、第2所定範囲Rfc2は、酸素センサ155が正常なときの所定時電圧Vofcの範囲として実験や解析により予め設定される。図示するように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときには、補正係数αR,αLに値1設定される。この場合、式(2)および式(3)から分かるように、基本サブオフセット量εRb,εLbとサブオフセット量εR,εLとが同一になる。
また、図示するように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothに接近しているとき)には、補正係数αR,αLに、所定時電圧Vofcが大きいほど値1に対して小さくなる値が設定される。この場合、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、所定時電圧Vofcが大きいほど、サブオフセット量εR,εLがより小さくなり、リッチ側閾値(AFth-εR)がより大きくなると共にリーン側閾値(AFth+εL)がより小さくなる。即ち、所定時電圧Vofcが大きいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)が理論空燃比AFthにより接近する。
さらに、図示するように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothから離間しているとき)には、補正係数αR,αLに、所定時電圧Vofcが小さいほど値1に対して大きくなる値が設定される。この場合、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、所定時電圧Vofcが小さいほど、サブオフセット量εR,εLがより大きくなり、リッチ側閾値(AFth-εR)がより小さくなると共にリーン側閾値(AFth+εL)がより大きくなる。即ち、所定時電圧Vofcが小さいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)が理論空燃比AFthからより離間する。
以下、所定時電圧Vofcとリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)との関係をこのようにする理由について説明する。この変形例では、第2所定条件として、エンジン22の燃料カット中に酸素センサ155からの出力電圧Voが安定した条件が用いられる。したがって、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときには、酸素センサ155が正常であると想定される(図14の実線参照)。この場合、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比(酸素濃度)と、酸素センサ155からの出力電圧Voに対応する検出空燃比AFd(検出空燃比AFdに対応する酸素濃度)とが略同一になる。このように図14や図15のマップが設定される。
所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothに接近しているとき)には、酸素センサ155に電圧低変化異常が生じていると想定される(図14の破線参照)。このときに、所定時電圧Vofcを用いずにリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を設定すると、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常が生じているときと同様の課題が生じる可能性がある。
この変形例では、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいときには、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthに接近させることにより、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりするのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
しかも、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいときには、所定時電圧Vofcが大きいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthにより接近させることにより、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのをより適切に抑制することができる。
所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothから離間しているとき)には、酸素センサ155に電圧高変化異常が生じていると想定される(図14の一点鎖線参照)。このときに、所定時電圧Vofcを用いずにリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を設定すると、下流側空燃比センサ154に電流高変化異常が生じているときと同様の課題が生じる可能性がある。
この変形例では、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいときには、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthから離間させることにより、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりやすくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSの変化量が過度に少なくなるのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
しかも、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいときには、所定時電圧Vofcが小さいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthからより離間させることにより、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのをより適切に抑制することができる。
以上説明したこの変形例のハイブリッド自動車20Bに搭載されるエンジン装置21Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothに接近しているとき)には、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthに接近させる。これにより、浄化触媒136aの、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
また、この変形例のエンジン装置21Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothから離間しているとき)には、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthから離間させる。これにより、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
この変形例のエンジン装置21Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいときには、所定時電圧Vofcが大きいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthにより接近させるものとした。しかし、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、所定量γR3および所定量γL3だけ、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthに接近させるものとしてもよい。
この変形例のエンジン装置21Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいときには、所定時電圧Vofcが小さいほど、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthからより離間させるものとした。しかし、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、所定量γR4および所定量γL4だけ、リッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を理論空燃比AFthから離間させるものとしてもよい。また、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときと同一にリッチ側閾値(AFth-εR)およびリーン側閾値(AFth+εL)を設定するものとしてもよい。
次に、第2実施例のエンジン装置221を搭載するハイブリッド自動車220について説明する。第2実施例のハイブリッド自動車220やエンジン装置221は、図1に例示した第1実施例のハイブリッド自動車20や図2に例示したエンジン装置21と同一のハード構成をしている。したがって、第2実施例のハイブリッド自動車220やエンジン装置221のハード構成については、第1実施例のハイブリッド自動車20やエンジン装置21と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第2施例のハイブリッド自動車220に搭載されるエンジン装置221では、エンジンECU24によりエンジン22の燃料噴射制御を行なう際の制御ブロックとして、図5の制御ブロックとは以下の点で相違する。サブオフセット量設定部95は、所定時電流Iafdfcを用いずにサブオフセット量εR,εLを設定する。これは、図8のサブオフセット量設定ルーチンのステップS260の処理に代えて、所定時電流Iafdfcに拘わらずに補正係数αR,αLに値1を設定する処理を実行する場合と同様に考えることができる。また、サブフィードバック部92は、検出空燃比AFdに代えて実行用空燃比AFd*を用いてサブフィードバック補正を実行する。ここで、実行用空燃比AFd*は、以下のように設定される。
図18は、エンジンECU24により実行される実行用空燃比設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。図18の実行用空燃比設定ルーチンでは、エンジンECU24は、最初に、出力電流Iafdや第1所定条件フラグFfc1などのデータを入力する(ステップS300)。これらのデータは、図8のサブオフセット量設定ルーチンのステップS200の処理と同様に入力される。
こうしてデータが入力されると、第1所定条件フラグFfc1の値を調べる(ステップS310)。そして、第1所定条件フラグFfc1が値1のときには、第1所定条件が成立していると判断し、出力電流Iafdを所定時電流Iafdfcに設定する(ステップS320)。第1所定条件フラグFfc1が値0のときには、第1所定条件が成立していないと判断し、ステップS320の処理を実行しない。この場合、所定時電流Iafdfcを保持することになる。
続いて、所定時電流Iafdfcと図19の補正係数設定用マップとを用いて補正係数αiを設定し(ステップS330)、式(4)に示すように、出力電流Iafdに補正係数αiを乗じた値を実行用電流Iafd*に設定する(ステップS340)。そして、図4の換算マップの横軸、縦軸をそれぞれ「出力電流Iafu,Iafd」から「実行用電流Iafd*」、「検出空燃比AFd」から「実行用空燃比AFd*」に置き換えたマップを用いて、実行用電流Iafd*を実行用空燃比AFd*に換算して(ステップS350)、本ルーチンを終了する。
Iafd*=Iafd・αi (4)
図19の補正係数設定用マップは、所定時電流Iafdfcと補正係数αiとの関係として予め設定され、図示しないROMに記憶されている。図示するように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときには、補正係数αiに値1が設定される。この場合、式(4)から分かるように、出力電流Iafdと実行用電流Iafd*とが同一になるから、検出空燃比AFdと実行用空燃比AFd*とが同一になる。
また、図示するように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdth(値0)に接近しているとき)には、補正係数αiに、所定時電流Iafdfcが小さいほど値1に対して大きくなる値が設定される。この場合、所定時電流Iafdfcが小さいほど、実行用電流Iafd*が出力電流Iafdに対して基準電流Iafdthからより離間し、実行用空燃比AFd*が検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthからより離間する。
さらに、図示するように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdthから離間しているとき)には、補正係数αiに、所定時電流Iafdfcが大きいほど値1に対して小さくなる値が設定される。この場合、所定時電流Iafdfcが大きいほど、実行用電流Iafd*が出力電流Iafdに対して基準電流Iafdthにより接近し、実行用空燃比AFd*が検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthにより接近する。
以下、所定時電流Iafdfcと実行用空燃比AFd*との関係をこのようにする理由について説明する。上述したように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときには、下流側空燃比センサ154が正常であると想定される(図12の実線参照)。この場合、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdと同一にすることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と、検出空燃比AFdや実行用空燃比AFd*とが略同一になる。
また、上述したように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdthに接近しているとき)には、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常が生じていると想定される(図12の破線参照)。このときに、第2実施例では、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthから離間させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と検出空燃比AFdとのずれに比して、この排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれを小さくすることができる。
そして、サブフィードバック部92によるサブフィードバック補正に、実行用空燃比AFd*を用いることにより、検出空燃比AFdを用いるものに比して、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりするのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
しかも、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいときには、所定時電流Iafdfcが小さいほど、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthからより離間させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれをより小さくし、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのをより適切に抑制することができる。
さらに、上述したように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdthから離間しているとき)には、下流側空燃比センサ154に電流高変化異常が生じていると想定される(図12の一点鎖線参照)。このときに、第2実施例では、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthに接近させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と検出空燃比AFdとのずれに比して、この排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれを小さくすることができる。
そして、サブフィードバック部92によるサブフィードバック補正に、実行用空燃比AFd*を用いることにより、検出空燃比AFdを用いるものに比して、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりやすくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSを十分に変化させることができる。浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
しかも、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいときには、所定時電流Iafdfcが大きいほど、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthにより接近させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれをより小さくし、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのをより適切に抑制することができる。
以上説明した第2実施例のハイブリッド自動車220に搭載されるエンジン装置221では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iafdthに接近しているとき)には、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthから離間させると共に、この実行用空燃比AFd*を用いてサブフィードバック部92によりサブフィードバック補正を実行する。これにより、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
また、第2実施例のエンジン装置221では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいとき(第1所定範囲Rfc1に対して基準電流Iahthから離間しているとき)には、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthに接近させると共に、この実行用空燃比AFd*を用いてサブフィードバック部92によりサブフィードバック補正を実行する。これにより、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
第2実施例のエンジン装置221では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して小さいときには、所定時電流Iafdfcが小さいほど、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthからより離間させるものとした。しかし、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、所定量γ5だけ、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthから離間させるものとしてもよい。
第2実施例のエンジン装置221では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1に対して大きいときには、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthにより接近させるものとした。しかし、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときに比して、所定量γ6だけ、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthに接近させるものとしてもよい。また、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1内のときと同一に実行用空燃比AFd*を設定するものとしてもよい。
第2実施例のハイブリッド自動車220では、図2に例示した第1実施例のエンジン装置21と同一のエンジン装置221を備えるものとした。しかし、これに代えて、図13に例示した第1実施例の変形例のエンジン装置21Bと同一のエンジン装置221Bを備えるものとしてもよい。したがって、エンジン装置221Bのハード構成については、第1実施例の変形例のエンジン装置21Bと同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この変形例では、サブオフセット量設定部95は、図18の実行用空燃比設定ルーチンに代えて、図20の実行用空燃比設定ルーチンを実行する。このルーチンでは、サブオフセット量設定部95は、最初に、出力電圧Voや第2所定条件フラグFfc2などのデータを入力する(ステップS302)。これらのデータは、図16のサブオフセット量設定ルーチンのステップS202の処理と同様に入力される。
こうしてデータが入力されると、第2所定条件フラグFfc2の値を調べる(ステップS312)。そして、第2所定条件フラグFfc2が値1のときには、第2所定条件が成立していると判断し、出力電圧Voを所定時電圧Vofcに設定する(ステップS322)。第2所定条件フラグFfc2が値0のときには、第2所定条件が成立していないと判断し、ステップS322の処理を実行しない。この場合、所定時電圧Vofcを保持することになる。
続いて、所定時電圧Vofcと図21の補正係数設定用マップとを用いて補正係数αvを設定し(ステップS332)、出力電圧Voと基準電圧Vothと補正係数αvとを用いて式(5)により演算した値を実行用電圧Vo*に設定する(ステップS342)。そして、図15の換算マップの横軸、縦軸をそれぞれ「出力電圧Vo」から「実行用電圧Vo*」、「検出空燃比AFd」から「実行用空燃比AFd*」に置き換えたマップを用いて、実行用電圧Vo*を実行用空燃比AFd*に換算して(ステップS352)、本ルーチンを終了する。
Vo*=Voth+(Vo-Voth)・αv (5)
図21の補正係数設定用マップは、所定時電圧Vofcと補正係数αvとの関係として予め設定され、図示しないROMに記憶されている。図示するように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときには、補正係数αvに値1が設定される。この場合、式(5)から分かるように、出力電圧Voと実行用電圧Vo*とが同一になるから、検出空燃比AFdと実行用空燃比AFd*とが同一になる。
また、図示するように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothに接近しているとき)には、補正係数αvに、補正係数αvが大きいほど値1に対して大きくなる値が設定される。この場合、所定時電圧Vofcが大きいほど、式(5)から分かるように、実行用電圧Vo*が出力電圧Voに対して基準電圧Vothからより離間し、空燃比AF*が検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthからより離間する。
さらに、図示するように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいとき(第2所定範囲Rfc2から離間しているとき)には、補正係数αvに、所定時電圧Vofcが小さいほど値1に対して小さくなる値が設定される。この場合、所定時電圧Vofcが小さいほど、式(5)から分かるように、実行用電圧Vo*が出力電圧Voに対して基準電圧Vothにより接近し、実行用空燃比AFd*が検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthにより接近する。
以下、所定時電圧Vofcと実行用空燃比AFd*との関係をこのように設定する理由について説明する。上述したように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときには、酸素センサ155が正常であると想定される(図14の実線参照)。この場合、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdと同一にすることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と、検出空燃比AFdや実行用空燃比AFd*とが略同一になる。
また、上述したように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothに接近しているとき)には、酸素センサ155に電圧低変化異常が生じていると想定される(図14の破線参照)。このときに、この変形例では、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthから離間させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と検出空燃比AFdとのずれに比して、この排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれを小さくすることができる。
そして、サブフィードバック部92によるサブフィードバック補正に、実行用空燃比AFd*を用いることにより、検出空燃比AFdを用いるものに比して、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりするのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
しかも、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいときには、所定時電圧Vofcが大きいほど、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthからより離間させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれをより小さくし、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのをより適切に抑制することができる。
さらに、上述したように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothから離間しているとき)には、酸素センサ155に電圧高変化異常が生じていると想定される(図14の一点鎖線参照)。このときに、この変形例では、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthに接近させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と検出空燃比AFdとのずれに比して、この排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれを小さくすることができる。
そして、サブフィードバック部92によるサブフィードバック補正に、実行用空燃比AFd*を用いることにより、検出空燃比AFdを用いるものに比して、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりやすくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSを十分に変化させることができる。浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
しかも、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいときには、所定時電圧Vofcが小さいほど、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthにより接近させることにより、浄化触媒136aよりも下流側の排気の空燃比と実行用空燃比AFd*とのずれをより小さくし、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのをより適切に抑制することができる。
以上説明したこの変形例のハイブリッド自動車220Bに搭載されるエンジン装置221Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothに接近しているとき)には、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthから離間させると共に、この実行用空燃比AFd*を用いてサブフィードバック部92によりサブフィードバック補正を実行する。これにより、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
しかも、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいとき(第2所定範囲Rfc2に対して基準電圧Vothから離間しているとき)には、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthに接近させると共に、この実行用空燃比AFd*を用いてサブフィードバック部92によりサブフィードバック補正を実行する。これにより、浄化触媒136aが排気の浄化性能を十分に発揮できなくなるのを抑制することができる。
この変形例のエンジン装置221Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して大きいときには、所定時電圧Vofcが大きいほど、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthからより離間させるものとした。しかし、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、所定量γ7だけ、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthから離間させるものとしてもよい。
この変形例のエンジン装置221Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2に対して小さいときには、所定時電圧Vofcが小さいほど、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthにより接近させるものとした。しかし、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときに比して、所定量γ8だけ、実行用空燃比AFd*を検出空燃比AFdに対して理論空燃比AFthに接近させるものとしてもよい。また、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2内のときと同一に実行用空燃比AFd*を設定するものとしてもよい。
次に、第3実施例のエンジン装置321を搭載するハイブリッド自動車320について説明する。第3実施例のハイブリッド自動車320やエンジン装置321は、図1に例示した第1実施例のハイブリッド自動車20や図2に例示したエンジン装置21と同一のハード構成をしている。したがって、第3実施例のハイブリッド自動車320やエンジン装置321のハード構成については、第1実施例のハイブリッド自動車20やエンジン装置21と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
第3施例のハイブリッド自動車320に搭載されるエンジン装置321では、エンジンECU24によりエンジン22の燃料噴射制御を行なう際の制御ブロックとして、図5の制御ブロックとは以下の点で相違する。サブオフセット量設定部95は、所定時電流Iafdfcを用いずにサブオフセット量εR,εLを設定する。これは、図8のサブオフセット量設定ルーチンのステップS260の処理に代えて、所定時電流Iafdfcに拘わらずに補正係数αR,αLに値1を設定する処理を実行する場合と同様に考えることができる。また、サブフィードバック部92は、図6のサブフィードバック補正ルーチンに代えて、図22のサブフィードバック補正ルーチンを実行する。図22のサブフィードバック補正ルーチンは、ステップS100の処理がステップS102の処理に置き換えられる点や、ステップS400~S410の処理が追加された点を除いて、図6のサブフィードバック補正ルーチンと同一である。したがって、図22のサブフィードバック補正ルーチンのうち、図6のサブフィードバック補正ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図22のサブフィードバック補正ルーチンでは、サブフィードバック部92は、最初に、検出空燃比AFdや電流低変化異常フラグFiなどのデータを入力する(ステップS102)。ここで、検出空燃比AFdは、図6のサブフィードバック補正ルーチンのステップS100の処理と同様に入力される。電流低変化異常フラグFiは、図23の電流低変化異常フラグ設定ルーチンにより設定された値が入力される。以下、図22のサブフィードバック補正ルーチンの説明を中断し、図23の電流低変化異常フラグ設定ルーチンについて説明する。
図23の電流低変化異常フラグ設定ルーチンは、繰り返し実行される。このルーチンでは、エンジンECU24は、最初に、出力電流Iafdや第1所定条件フラグFfc1などのデータを入力する(ステップS600)。これらのデータは、図8のサブオフセット量設定ルーチンのステップS200の処理と同様に入力される。
こうしてデータが入力されると、第1所定条件フラグFfc1の値を調べる(ステップS610)。第1所定条件フラグFfc1が値1のときには、第1所定条件が成立していると判断し、出力電流Iafdを所定時電流Iafdfcに設定する(ステップS620)。
続いて、所定時電流Iafdfcを第1所定範囲Rfc1の下限値Rfc1minと比較する(ステップS630)。所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1の下限値Rfc1min以上のときには、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常は生じていない(正常である、または、電流高変化異常が生じている)と判断し、電流低変化異常フラグFiに値0設定して(ステップS640)、本ルーチンを終了する。
ステップS630で所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1の下限値Rfc1min未満のときには、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常が生じていると判断し、電流低変化異常フラグFiに値1を設定して(ステップS650)、本ルーチンを終了する。
ステップS610で第1所定条件フラグFfc1が値0のときには、第1所定条件が成立していないと判断し、本ルーチンを終了する。この場合、燃料噴射制御フラグFfiを保持することになる。
図23の電流低変化異常フラグ設定ルーチンについて説明した。図22のサブフィードバック補正ルーチンの説明に戻る。ステップS102でデータが入力されると、電流低変化異常フラグFiの値を調べる(ステップS400)。電流低変化異常フラグFiが値0のときには、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常は生じていないと判断し、ステップS110~S170の処理を実行して、本ルーチンを終了する。この場合、図6のサブフィードバック補正ルーチンと同様のサブフィードバック補正を実行することになる。
ステップS400で電流低変化異常フラグFiが値1のときには、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常が生じていると判断し、エアフローメータ148からの吸入空気量Qaを入力し(ステップS410)、入力した吸入空気量Qaを前回の積算吸入空気量(前回Qasum)に加えた値を新たな積算吸入空気量Qasumに設定する(ステップS420)。
続いて、リッチ補正フラグFrの値を調べる(ステップS430)。リッチ補正フラグFrが値1のときには、リッチ補正の実行中であると判断し、積算吸入空気量Qasumを閾値Qref1と比較する(ステップS440)。ここで、閾値Qref1は、浄化触媒136aよりも下流側の排気中の未燃焼燃料量がある程度増加したか否かを判定するのに用いられる閾値である。
ステップS440で積算吸入空気量Qasumが閾値Qref1未満のときには、未だ浄化触媒136aよりも下流側の排気中の未燃焼燃料量がある程度増加していないと判断し、理論空燃比AFthからメインオフセット量δR2を減じた値(AFth-δR2)を制御用空燃比AFu*に設定して(ステップS510)、本ルーチンを終了する。ここで、メインオフセット量δR2は、適宜設定される。この場合、リッチ補正の実行を継続することになる。
ステップS440で積算吸入空気量Qasumが閾値Qref1以上のときには、浄化触媒136aよりも下流側の排気中の未燃焼燃料量がある程度増加したと判断し、リッチ補正フラグFrに値0を設定し(ステップS450)、積算吸入空気量Qasumを値0にリセットし(ステップS460)、理論空燃比AFthにメインオフセット量δL2を加えた値(AFth+δL2)を制御用空燃比AFu*に設定して(ステップS470)、本ルーチンを終了する。ここで、メインオフセット量δL2は、適宜設定される。このようにして、リッチ補正の実行からリーン補正の実行に切り替えるのである。
ステップS430でリッチ補正フラグFrが値0のときには、リーン補正の実行中であると判断し、積算吸入空気量Qasumを閾値Qref2と比較する(ステップS480)。ここで、閾値Qref2は、浄化触媒136aよりも下流側の排気中の酸素量がある程度増加したか否かを判定するのに用いられる閾値である。
ステップS480で積算吸入空気量Qasumが閾値Qref2未満のときには、未だ浄化触媒136aよりも下流側の排気中の酸素量がある程度増加していないと判断し、上述のステップS470の処理により、値(AFth+δL2)を制御用空燃比AFu*に設定して(ステップS470)、本ルーチンを終了する。この場合、リーン補正の実行を継続することになる。
ステップS480で積算吸入空気量Qasumが閾値Qref2以上のときには、浄化触媒136aよりも下流側の排気中の酸素量がある程度増加したと判断し、リッチ補正フラグFrに値1を設定し(ステップS490)、積算吸入空気量Qasumを値0にリセットし(ステップS500)、上述のステップS510の処理により、値(AFth-δR2)を制御用空燃比AFu*に設定して、本ルーチンを終了する。このようにして、リーン補正の実行からリッチ補正の実行に切り替えるのである。
上述したように、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1の下限値Rfc1min未満のときには、下流側空燃比センサ154に電流低変化異常が生じていると想定される(図12の破線参照)。このときには、エンジン22の燃料噴射制御を行なっているときに、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなり、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりし、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下する可能性がある。
第3実施例では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1の下限値Rfc1min未満のときには、積算吸入空気量Qasumを用いてリッチ補正の実行とリーン補正の実行とを切り替えることにより、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりするのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
以上説明した第3実施例のハイブリッド自動車320に搭載されるエンジン装置321では、所定時電流Iafdfcが第1所定範囲Rfc1の下限値Rfc1min未満のときには、積算吸入空気量Qasumを用いてリッチ補正の実行とリーン補正の実行とを切り替える。これにより、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
第3実施例のハイブリッド自動車320では、図2に例示した第1実施例のエンジン装置21と同一のエンジン装置321を備えるものとした。しかし、これに代えて、図13に例示した第1実施例の変形例のエンジン装置21Bと同一のエンジン装置321Bを備えるものとしてもよい。したがって、エンジン装置221Bのハード構成については、第1実施例の変形例のエンジン装置21Bと同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この変形例のエンジン装置321Bでは、サブフィードバック部92は、図22のサブフィードバック補正ルーチンの「電流低変化異常フラグFi」を「電圧低変化異常フラグFv」に置き換えたルーチンを実行する。そして、電圧低変化異常フラグFvは、図24の電圧低変化異常フラグ設定ルーチンにより設定された値が入力される。
図24の電圧低変化異常フラグ設定ルーチンは、繰り返し実行される。このルーチンでは、エンジンECU24は、最初に、出力電圧Voや第2所定条件フラグFfc2などのデータを入力する(ステップS602)これらのデータは、図16のサブオフセット量設定ルーチンのステップS202の処理と同様に入力される。
こうしてデータが入力されると、第2所定条件フラグFfc2の値を調べる(ステップS612)。第2所定条件フラグFfc2が値1のときには、第2所定条件が成立していると判断し、出力電圧Voを所定時電圧Vofcに設定する(ステップS622)。
続いて、所定時電圧Vofcを第2所定範囲Rfc2の上限値Rfc2maxと比較する(ステップS632)。所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2の上限値Rfc2max以下のときには、酸素センサ155に電圧低変化異常は生じていない(正常である、または、電圧高変化異常が生じている)と判断し、電圧低変化異常フラグFvに値0設定して(ステップS642)、本ルーチンを終了する。
ステップS632で所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2の上限値Rfc2maxよりも大きいときには、酸素センサ155に電圧低変化異常が生じていると判断し、電圧低変化異常フラグFvに値1を設定して(ステップS652)、本ルーチンを終了する。
サブフィードバック部92により実行される、図22のサブフィードバック補正ルーチンの「電流低変化異常フラグFi」を「電圧低変化異常フラグFv」に置き換えたルーチンでは、電圧低変化異常フラグFvが値1のときには、酸素センサ155に電圧低変化異常が生じていると判断し、上述のステップS410~S510の処理を実行して、本ルーチンを終了する。
上述したように、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2の上限値Rfc2maxよりも大きいときには、酸素センサ155に電圧低変化異常が生じていると想定される(図14の破線参照)。このときには、エンジン22の燃料噴射制御を行なっているときに、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなり、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりし、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下する可能性がある。
この変形例では、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2の上限値Rfc2maxよりも大きいときには、積算吸入空気量Qasumを用いてリッチ補正の実行とリーン補正の実行とを切り替えることにより、リッチ補正の実行とリーン補正の実行とが過度に切り替わりにくくなるのを抑制し、浄化触媒136aの酸素吸蔵量OSが過度に減少したり増加したりするのを抑制することができる。この結果、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
以上説明したこの変形例のハイブリッド自動車320Bに搭載されるエンジン装置321Bでは、所定時電圧Vofcが第2所定範囲Rfc2の上限値Rfc2maxよりも大きいときには、積算吸入空気量Qasumを用いてリッチ補正の実行とリーン補正の実行とを切り替える。これにより、浄化触媒136aによる排気の浄化性能が低下するのを抑制することができる。
第1~第3実施例や各変形例のエンジン装置21,21B,221,221B,321,321Bでは、サブオフセット量設定部95は、吸入空気量Qaおよび最大酸素吸蔵量OSmax(第1実施例やその変形例では、更に所定時電流Iafdfc)を用いてリッチ側閾値(AFth-εR)を設定するものとした。しかし、吸入空気量Qaおよび最大酸素吸蔵量OSmaxのうちの何れか1つだけを用いてリッチ側閾値(AFth-εR)を設定するものとしてもよい。また、吸入空気量Qaおよび最大酸素吸蔵量OSmaxの何れも用いずにリッチ側閾値(AFth-εR)を設定するものとしてもよい。
第1~第3実施例や各変形例のエンジン装置21,21B,221,221B,321,321Bでは、サブオフセット量設定部95は、吸入空気量Qa(第1実施例やその変形例では、更に所定時電流Iafdfc)を用いてリーン側閾値(AFth+εL)を設定するものとした。しかし、吸入空気量Qaおよび最大酸素吸蔵量OSmaxを用いてリーン側閾値(AFth+εL)を設定するものとしてもよい。また、吸入空気量Qaに代えて最大酸素吸蔵量OSmaxを用いてリーン側閾値(AFth+εL)を設定するものとしてもよい。さらに、吸入空気量Qaおよび最大酸素吸蔵量OSmaxの何れも用いずにリーン側閾値(AFth+εL)を設定するものとしてもよい。
第1~第3実施例や各変形例のエンジン装置21,221,321では、上流側空燃比センサ152および下流側空燃比センサ154として、同一仕様のセンサが用いられるものとした。しかし、異なる仕様のセンサが用いられるものとしてもよい。
第1~第3実施例や各変形例では、エンジン22とプラネタリギヤ30とモータMG1,MG2とを備えるハイブリッド自動車20,20B,220,220B,320,320Bに搭載されるエンジン装置21,21B,221,221B,321,321Bの形態とした。しかし、エンジンと1つのモータとを備えるいわゆる1モータハイブリッド自動車に搭載されるエンジン装置の形態としてもよい。また、エンジンからの動力だけを用いて走行する自動車に搭載されるエンジン装置の形態としてもよい。さらに、建設設備などの移動しない設備に搭載されるエンジン装置の形態としてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。第1~第3実施例や各変形例では、エンジン22が「エンジン」に相当し、浄化触媒136aが「浄化触媒」に相当し、下流側空燃比センサ154または酸素センサ155が「排気センサ」に相当し、エンジンECU24が「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。