WO2016162992A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

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WO2016162992A1
WO2016162992A1 PCT/JP2015/061047 JP2015061047W WO2016162992A1 WO 2016162992 A1 WO2016162992 A1 WO 2016162992A1 JP 2015061047 W JP2015061047 W JP 2015061047W WO 2016162992 A1 WO2016162992 A1 WO 2016162992A1
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torque
abnormality diagnosis
engine
diagnosis
air
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PCT/JP2015/061047
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奥田 正
弘明 川村
工藤 昇
宏樹 鈴木
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日産自動車株式会社
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    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control apparatus that performs failure diagnosis of an air-fuel ratio sensor.
  • Patent Document 1 when the output value of the oxygen concentration sensor provided in the exhaust passage is a value corresponding to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio after the fuel cut of the internal combustion engine is started, oxygen An abnormality diagnosis device that determines that an abnormality has occurred in a concentration sensor is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a vehicle control device that can perform an abnormality diagnosis of an air-fuel ratio sensor at an early stage.
  • the accelerator pedal when the accelerator pedal is depressed, the fuel injection of the internal combustion engine is stopped for a predetermined time, and the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor is performed based on the change of the air-fuel ratio accompanying the stop. We decided to carry out.
  • the air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis can be performed at an early stage without waiting for the coasting state of the vehicle.
  • FIG. 1 is an overall system diagram illustrating a rear-wheel drive hybrid vehicle according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a control block diagram illustrating an arithmetic processing program in the integrated controller according to the first embodiment. It is a figure which shows an example of the driver request torque map used for a driver request torque calculation in the driver request torque calculation part of FIG. It is a figure which shows the normal mode map used for selection of the target mode in the mode selection part of FIG. It is a figure which shows an example of the target charging / discharging amount map used for the calculation of target charging / discharging electric power in the target charging / discharging calculating part of FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an abnormality diagnosis control process in an abnormality diagnosis unit in the engine controller of the first embodiment.
  • 6 is a flowchart illustrating an abnormality diagnosis torque control process in an abnormality diagnosis torque control unit in the integrated controller according to the first embodiment.
  • It is a time chart showing the abnormality diagnosis control processing of a comparative example.
  • 3 is a time chart illustrating an abnormality diagnosis control process according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is an overall system diagram showing a hybrid vehicle by rear wheel drive to which the engine start control device of the first embodiment is applied.
  • the drive system of the hybrid vehicle in the first embodiment includes an engine E that is an internal combustion engine, a first clutch CL1, a motor generator MG, a second clutch CL2, an automatic transmission AT, a propeller shaft PS, and a differential DF.
  • FL is the left front wheel
  • FR is the right front wheel.
  • the engine E is a gasoline engine, and the valve opening degree of the throttle valve 512 (see FIG. 6) is controlled based on a control command from the engine controller 1 described later.
  • a flywheel FW is provided on the engine output shaft. Details of the engine E will be described later.
  • the first clutch CL1 is a clutch interposed between the engine E and the motor generator MG, and the control created by the first clutch hydraulic unit 6 based on a control command from the first clutch controller 5 described later. Engagement / release is controlled by hydraulic pressure, including slip engagement that transmits torque while slipping.
  • the motor generator MG is a synchronous motor generator in which a permanent magnet is embedded in a rotor and a stator coil is wound around a stator, and the three-phase AC generated by the inverter 3 is generated based on a control command from a motor controller 2 described later. It is controlled by applying.
  • the motor generator MG can operate as an electric motor that is driven to rotate by receiving power supplied from the battery 4 (hereinafter, this state is referred to as “powering”), or when the rotor is rotated by an external force.
  • powering power supplied from the battery 4
  • the rotor of the motor generator MG is connected to the input shaft of the automatic transmission AT via a damper (not shown).
  • the second clutch CL2 is a clutch interposed between the motor generator MG and the left and right rear wheels RL and RR, and is created by the AT hydraulic control unit 8 based on a control command from the AT controller 7 described later.
  • the control hydraulic pressure controls the fastening / release including slip fastening for transmitting torque while slipping.
  • the automatic transmission AT is a transmission that automatically switches the stepped gear ratio such as forward 7 speed reverse 1 speed according to the vehicle speed VSP, accelerator pedal opening APO, and the like.
  • the second clutch CL2 is not newly added as a dedicated clutch, but uses some frictional engagement elements among a plurality of frictional engagement elements that are engaged at each gear stage of the automatic transmission AT.
  • the output shaft of the automatic transmission AT is connected to the left and right rear wheels RL and RR via a propeller shaft PS, a differential DF, a left drive shaft DSL, and a right drive shaft DSR as vehicle drive shafts.
  • the first clutch CL1 and the second clutch CL2 are, for example, multi-plate clutches that can continuously control the oil flow rate and hydraulic pressure with a proportional solenoid.
  • the first travel mode is an electric vehicle travel mode (hereinafter abbreviated as “EV travel mode”) as a motor use travel mode that travels using only the power of the motor generator MG as a power source with the first clutch CL1 opened. It is.
  • the second travel mode is an engine use travel mode (hereinafter, abbreviated as “HEV travel mode”) in which the first clutch CL1 is engaged and the engine E is included in the power source.
  • HEV travel mode engine use travel mode
  • the second clutch CL2 is slip-controlled while the first clutch CL1 is engaged, and the engine travel slip travel mode (hereinafter referred to as “WSC travel mode”) is performed while the engine E is included in the power source. ).
  • This mode is a mode in which creep running can be achieved particularly when the battery SOC is low or the engine water temperature is low.
  • the first clutch CL1 is engaged and the engine is started using the torque of the motor generator MG. The engine start process will be described later.
  • the “HEV travel mode” has three travel modes of “engine travel mode”, “motor assist travel mode”, and “travel power generation mode”.
  • engine running mode the drive wheels are moved using only the engine E as a power source.
  • motor-assisted travel mode the drive wheels are moved using the engine E and the motor generator MG as power sources.
  • traveling power generation mode the motor generator MG is caused to function as a power generator while the drive wheels RR and RL are moved using the engine E as a power source.
  • motor generator MG is operated as a generator using the power of engine E.
  • deceleration operation braking energy is regenerated and electric power is generated by the motor generator MG and used for charging the battery 4.
  • a power generation mode is employed in which the motor generator MG is operated as a generator using the power of the engine E.
  • the control system of the hybrid vehicle in the first embodiment includes an engine controller 1, a motor controller 2, an inverter 3, a battery 4, a first clutch controller 5, and a first clutch hydraulic unit 6. , An AT controller 7, an AT hydraulic control unit 8, a brake controller 9, and an integrated controller 10.
  • the engine controller 1, the motor controller 2, the first clutch controller 5, the AT controller 7, the brake controller 9, and the integrated controller 10 are connected via a CAN communication line 11 capable of exchanging information with each other. Yes.
  • the engine controller 1 inputs the engine speed information from the engine speed sensor 12, and controls the engine operating point (Ne: engine speed, Te: engine torque) according to the target engine torque command from the integrated controller 10, etc. For example, is output to the throttle actuator 511 (see FIG. 6). Information such as the engine speed Ne is supplied to the integrated controller 10 via the CAN communication line 11.
  • the motor controller 2 inputs information from the resolver 13 that detects the rotor rotation position of the motor generator MG, and according to the target motor torque command from the integrated controller 10, the motor operating point (Nmg: motor generator rotation) of the motor generator MG. Number, Tmg: Motor generator torque) is output to inverter 3.
  • the motor controller 2 monitors the battery SOC indicating the state of charge of the battery 4.
  • the monitored battery SOC information is used as control information for the motor generator MG and is supplied to the integrated controller 10 via the CAN communication line 11.
  • the first clutch controller 5 inputs sensor information from the first clutch hydraulic sensor 14 and the first clutch stroke sensor 15 and the first clutch control command from the integrated controller 10, and the first clutch hydraulic unit 6 receives the first clutch. Outputs CL1 engagement / release control command. Information on the first clutch stroke C1S is supplied to the integrated controller 10 via the CAN communication line 11.
  • the AT controller 7 includes an accelerator pedal opening sensor 16, a vehicle speed sensor 17, a second clutch hydraulic pressure sensor 18, various sensor signals of the inhibitor switch 28 that outputs a range signal corresponding to the operation position of the select lever 27, and the integrated controller 10 And the control command is output to the AT hydraulic control unit 8.
  • the accelerator pedal opening APO, the vehicle speed VSP, and the inhibitor switch signal are supplied to the integrated controller 10 via the CAN communication line 11. Further, the inhibitor switch signal is sent to an in-meter display 29 provided in a combination meter (not shown) to display the current range position.
  • Brake controller 9 inputs sensor information from wheel speed sensor 19 and brake stroke sensor 20 that detect the wheel speeds of the four wheels.
  • the mechanical braking force (braking force by the friction brake) compensates for the regenerative braking force deficiency with respect to the required braking force required from the brake stroke BS based on the regenerative cooperative control command from the integrated controller 10. Regenerative cooperative brake control is performed.
  • the integrated controller 10 is a controller for managing the energy consumption of the entire vehicle and running the vehicle with the highest efficiency, and detects the motor rotation speed sensor 21 that detects the motor rotation speed Nm and the second clutch output rotation speed N2out.
  • the G sensor 26 that detects acceleration and information obtained through the CAN communication line 11 are input.
  • the integrated controller 10 also controls the operation of the engine E according to the control command to the engine controller 1, the operation control of the motor generator MG according to the control command to the motor controller 2, and the first control command to the first clutch controller 5. Engagement / release control of the clutch CL1 and engagement / release control of the second clutch CL2 by a control command to the AT controller 7 are performed.
  • FIG. 2 is a control block diagram showing a control configuration in the integrated controller 10 of the first embodiment.
  • the integrated controller 10 executes various calculations with a control period of 10 msec, for example.
  • the integrated controller 10 includes a driver request torque calculation unit 100, a mode selection unit 200, a target charge / discharge calculation unit 300, an operating point command unit 400, and a shift control unit 500.
  • the driver request torque calculator 100 calculates the driver request torque Tdd from the accelerator pedal opening APO and the vehicle speed VSP using the driver request torque map shown in FIG.
  • FIG. 4 is a normal mode map of the first embodiment.
  • the normal mode map has an EV travel mode, a WSC travel mode, and an HEV travel mode, and calculates the target mode from the accelerator pedal opening APO and the vehicle speed VSP.
  • This mode map outputs, as a target mode, a mode corresponding to the position of the operating point determined by the accelerator pedal opening APO and the vehicle speed VSP.
  • the “HEV travel mode” is forcibly set as the target mode.
  • the WSC ⁇ EV switching line and HEV ⁇ EV switching line are set to a predetermined opening APO2 when viewed from the accelerator pedal opening APO axis.
  • the predetermined opening APO2 is a value at which the driver required torque Tdd can be output by the motor generator MG and the driver required torque Tdd can be output even if the engine cranking torque is applied by the engine start request.
  • the HEV ⁇ EV switching line is set to a predetermined vehicle speed VSP2 when viewed from the vehicle speed VSP axis.
  • the HEV ⁇ WSC switching line indicates a vehicle speed that is less than the lower limit vehicle speed VSP1 that matches the idle speed of the engine E when the automatic transmission AT is in the first speed in the region below the predetermined accelerator pedal opening APO1. It is set in the area. Further, since a large driving force is required in a region where the accelerator pedal opening APO1 is equal to or larger than the predetermined accelerator pedal opening APO1, the WSC travel mode is set up to a vehicle speed VSP1 ′ region higher than the lower limit vehicle speed VSP1. Note that, when the battery SOC is low and the EV travel mode cannot be achieved, the WSC travel mode is set to be selected even when starting.
  • the target charge / discharge calculation unit 300 calculates the target charge / discharge power tP from the battery SOC using the target charge / discharge amount map shown in FIG.
  • the operating point command unit 400 uses the accelerator pedal opening APO, the driver required torque Tdd, the target mode, the vehicle speed VSP, and the target charging / discharging power tP as a target for reaching the operating point, as a transient target engine torque. And a target motor torque, a target second clutch transmission torque capacity, a target gear position of the automatic transmission AT, and a first clutch solenoid current command are calculated.
  • the operating point command unit 400 includes an engine start control unit that starts the engine E when transitioning from the EV travel mode to the HEV travel mode.
  • the engine start control unit sets the second clutch CL2 to the second clutch transmission torque capacity corresponding to the driver request torque Tdd and sets the slip control state.
  • the motor generator MG is set to rotation speed control, and the target motor generator rotation speed is set to a value obtained by adding a predetermined slip amount to a value corresponding to the drive wheel rotation speed. In this state, the engine start control unit generates a clutch transmission torque capacity in the first clutch CL1, and starts the engine.
  • the shift control unit 500 drives and controls the solenoid valve in the automatic transmission AT so as to achieve the target second clutch transmission torque capacity and the target shift speed according to the shift schedule shown in the shift map.
  • a target gear position is set in advance based on the vehicle speed VSP and the accelerator pedal opening APO.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an abnormality diagnosis system for the air-fuel ratio sensor in the hybrid vehicle of the first embodiment.
  • the engine E and the motor generator MG are connected via the first clutch CL1 as shown in FIG. 1. In FIG. 6, however, the connection relationship between the engine E and the motor generator MG is ignored for the sake of explanation. To do.
  • the intake passage 51 of the engine E has a throttle actuator 511 that controls the opening degree of the throttle valve 512 and an injector 513 that controls the fuel injection amount.
  • the engine E has a water temperature sensor 64 that detects the engine water temperature.
  • the exhaust passage 52 of the engine E has an A / F sensor 61 (Air by fuel sensor) that detects the air-fuel ratio in the exhaust passage 52.
  • a catalyst 53 that is a three-way catalyst is connected to the downstream side of the exhaust passage 52.
  • the catalyst 53 has a catalyst temperature sensor 63 that detects the catalyst temperature.
  • a second exhaust passage 54 is connected to the downstream side of the catalyst 53.
  • the second exhaust passage 54 has an oxygen concentration sensor 62 that detects the air-fuel ratio in the second exhaust passage 54.
  • the air-fuel ratio represents the weight ratio of oxygen in the air-fuel mixture and gasoline.
  • the catalyst For combustion of an internal combustion engine, 14.7 grams of oxygen is known as the optimum combustion state with respect to 1 gram of gasoline as the theoretical air-fuel ratio.
  • As the catalyst a three-way catalyst is used for exhaust gas purification, and it is generally required to burn near the stoichiometric air-fuel ratio.
  • a state in which a large amount of oxygen remains in the exhaust gas after combustion is referred to as a lean fuel state (hereinafter referred to as a lean state).
  • a state in which a large amount of gasoline remains in the exhaust gas after combustion is referred to as a fuel rich state (hereinafter referred to as a rich state).
  • the oxygen concentration sensor has an electromotive force characteristic that generates different voltages in the rich state and the lean state.
  • a / F sensors and LAF sensors Linear Air-Fuel ratio sensor
  • the oxygen concentration sensor, A / F sensor, and LAF sensor that detect the air-fuel ratio are collectively referred to as an air-fuel ratio sensor.
  • the A / F sensor 61 and the oxygen concentration sensor 62 of Example 1 are collectively referred to as an air-fuel ratio sensor.
  • the engine controller 1 has an abnormality diagnosis unit 1a that diagnoses abnormality of the air-fuel ratio sensor as a self-diagnosis function. Further, when the air-fuel ratio sensor is diagnosed as abnormal by the abnormality diagnosis unit 1a, the engine controller 1 turns on a warning lamp 70 installed in the in-meter display 29 to notify the driver of the air-fuel ratio sensor abnormality. .
  • the integrated controller 10 has an abnormality diagnosis torque control unit 10a that performs abnormality diagnosis torque control processing based on an abnormality diagnosis request from the engine controller 1.
  • Abnormal diagnosis torque control unit 10a outputs an abnormality diagnosis torque control command for motor generator MG to motor controller 2.
  • the motor controller 2 controls the torque of the motor generator MG based on the torque control command for abnormality diagnosis.
  • the abnormality diagnosis unit 1a and the abnormality diagnosis torque control unit 10a cooperate to perform abnormality diagnosis.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an abnormality diagnosis control process in the abnormality diagnosis unit 1a in the engine controller 1 of the first embodiment.
  • the abnormality diagnosis start condition is, for example, a predetermined condition in which the engine water temperature detected by the water temperature sensor 64 is equal to or higher than a predetermined value, the catalyst temperature detected by the catalyst temperature sensor 63 is lower than a predetermined value, and the vehicle speed VSP is equal to or lower than the predetermined vehicle speed VSP2. Judgment is based on whether or not it is satisfied.
  • engine E idling stop is prohibited until the abnormality diagnosis is completed. In other words, even if the operating point determined by the accelerator pedal opening APO and the vehicle speed VSP is in the EV travel mode region in the mode map, the operation of the engine E is continued until the abnormality diagnosis is completed. If the idling stop is permitted without ending the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor, the engine E is allowed to run repeatedly while the abnormality is occurring in the air-fuel ratio sensor. This is because the chance of performing abnormality diagnosis is reduced and traveling in a state where appropriate exhaust performance is not obtained is allowed for a long period of time. Therefore, until the abnormality diagnosis is completed, the idling stop is prohibited to secure an opportunity for executing the abnormality diagnosis. When the vehicle reaches the vehicle speed VSP1 corresponding to the idling speed during the abnormality diagnosis, the abnormality diagnosis is stopped, the first clutch CL1 or the second clutch CL2 is released, and the engine E is set in an idling state.
  • step S2 the abnormality diagnosis request flag flagA is set to ON.
  • This abnormality diagnosis request flag flagA functions as a signal for requesting abnormality diagnosis from the engine controller 1 to the integrated controller 10.
  • step S3 it is determined whether or not the abnormality diagnosis start flag flagB is ON. If it is ON, the process proceeds to step S4, and if it is OFF, the process proceeds to step S8.
  • This abnormality diagnosis start flag flagB is a flag set in the integrated controller 10 and represents whether or not abnormality diagnosis torque control has been started. Details will be described later.
  • step S4 the fuel injection from the injector 513 is stopped, that is, the fuel cut (also referred to as F / C) of the engine E is turned ON, and the fuel injection is stopped for a predetermined time.
  • This predetermined time is a time required for the exhaust in the exhaust passage 52 and the second exhaust passage 54 to be replaced with the exhaust after the fuel cut. Therefore, the predetermined time is set to a shorter time when an abnormality diagnosis of only the A / F sensor 61 is performed, and is set to a longer time when an abnormality diagnosis including the oxygen concentration sensor 62 is performed.
  • step S5 abnormality diagnosis is started. Specifically, since fuel injection is stopped by fuel cut, the exhaust gas shifts to a lean state due to an increase in fresh air.
  • the lean state when the lean state is detected by the air-fuel ratio sensor, it can be determined that the air-fuel ratio sensor is normal. On the other hand, when the lean state cannot be detected, it can be determined that an abnormality has occurred in the air-fuel ratio sensor. Since the lean state is generated by stopping the fuel injection, the catalyst 53, which is a three-way catalyst, does not generate excessive heat, and the exhaust purification performance does not deteriorate.
  • step S6 it is determined whether or not the abnormality diagnosis has been completed. If completed, the process proceeds to step S7. If not completed, the process returns to step S2, and the abnormality diagnosis start flag flagB is checked again.
  • the abnormality diagnosis start flag flagB is checked again.
  • the abnormality diagnosis start flag flagB is switched to OFF in the integrated controller 10. This is because it is necessary to temporarily stop the abnormality diagnosis and wait for the next time that the abnormality diagnosis start flag flagB is turned on in a state where the normal determination of the A / F sensor 61 is held, for example.
  • step S7 it is determined whether or not the air-fuel ratio sensor is normal. If normal, the process proceeds to step S7, and if abnormal, the process proceeds to step S10.
  • step S8 the abnormality diagnosis request flag flagA is set to OFF. At this time, since an idling stop permission signal of the engine E is also output, the transition to the EV traveling mode is permitted thereafter.
  • step S9 the fuel cut is turned off, fuel injection is resumed if the vehicle is in the HEV running mode, and the first clutch CL1 is turned off if the vehicle is in the EV running mode, and the mode is shifted to the EV running mode.
  • step S10 detailed failure diagnosis is performed again.
  • step S11 it is determined whether or not the air-fuel ratio sensor is normal based on the detailed failure diagnosis. If the air-fuel ratio sensor is normal, this control flow ends. On the other hand, when it is determined as abnormal, the process proceeds to step S12. In step S12, a warning lamp 70 indicating an abnormality of the air-fuel ratio sensor is turned on to notify the driver of the abnormality.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an abnormality diagnosis torque control process in the abnormality diagnosis torque control unit 10a in the integrated controller 10 of the first embodiment.
  • step S21 it is determined whether or not the abnormality diagnosis request flag flagA is ON. If it is ON, it is determined that abnormality diagnosis is requested from the engine controller 1, and the process proceeds to step S22. Otherwise, the process proceeds to step S30. move on. Since the abnormality diagnosis request flag flagA is ON, the subsequent idling stop is prohibited (transition to the EV travel mode is prohibited).
  • step S22 it is determined whether or not the accelerator pedal opening APO is equal to or smaller than the predetermined opening APO2. If the accelerator pedal opening APO is equal to or smaller than the predetermined opening APO2, the process proceeds to step S24, and if larger than the predetermined opening APO2, the process proceeds to step S23.
  • the predetermined opening APO2 represents a switching line from the EV traveling mode to the HEV traveling mode or the WSC traveling mode (see FIG. 4). If the accelerator pedal opening APO is equal to or smaller than the predetermined opening APO2, torque compensation described later can be performed. Therefore, when there is an abnormality diagnosis request with the accelerator pedal depressed, an abnormality diagnosis is executed.
  • accelerator pedal opening APO is equal to or smaller than predetermined opening APO2
  • motor generator MG is in a state of securing engine cranking torque.
  • the first clutch CL1 remains engaged, and the engine E is also maintained in a rotating state, so that a large torque is not required for engine cranking. Therefore, by securing this engine cranking torque as torque at the time of acceleration request, even if the driver request torque Tdd increases during abnormality diagnosis, it is possible to respond to the acceleration request.
  • diagnosis permission upper limit torque Tmg1 is a torque obtained by subtracting acceleration margin torque Tmgacc capable of accelerating the vehicle from stationary torque Tmgmax that is the maximum torque that motor generator MG can output. That is, even when the accelerator pedal opening APO is larger than the predetermined opening APO2, the abnormality diagnosis can be performed if the motor generator MG can compensate for the torque being diagnosed. Even if the driver depresses the accelerator pedal during abnormality diagnosis and the driver request torque Tdd increases, it is possible to respond to the acceleration request within the range of the acceleration margin torque Tmgacc, so that the abnormality diagnosis is frequently interrupted. Can be avoided.
  • step S24 the abnormality diagnosis start flag flagB is set to ON.
  • step S25 the first clutch CL1 is engaged.
  • the engine E rotates even after the fuel injection is stopped. Therefore, the engine piston is driven via the crankshaft, and the exhaust in the exhaust passage 52 and the second exhaust passage 54 can be replaced at an early stage by the pumping action. Also, when the fuel injection is resumed, the engine E is rotating, so that an excessive inertia torque accompanying the engine start does not act on the motor generator MG.
  • step S26 a friction torque Tfc to be driven by the motor generator MG when the engine E is fuel cut is calculated.
  • a value obtained by adding the friction torque Tfc to the driver request torque Tdd is set as the motor generator torque Tmg, and torque compensation is performed by the motor generator MG.
  • step S28 it is determined whether or not the motor generator torque Tmg is equal to or less than the stalling torque Tmgmax. If it is equal to or less than the stalling torque Tmgmax, the process proceeds to step S29, and if it exceeds the stalling torque Tmgmax, the process proceeds to step S30. That is, if the driver request torque Tdd increases during abnormality diagnosis and the motor generator MG alone cannot meet the driver's acceleration request, it is necessary to once terminate torque control during abnormality diagnosis. At this time, the process proceeds to step S30, where the abnormality diagnosis start flag flagB is set to OFF, and the routine proceeds to normal control (in this case, acceleration in the HEV travel mode).
  • the fuel cut is switched off in step S9, so fuel injection is resumed.
  • the abnormality diagnosis request flag flagA is ON and the abnormality diagnosis start flag flagB is turned OFF, the engine controller 1 waits for the abnormality diagnosis to be resumed (the abnormality diagnosis start flag flagB is ON).
  • step S29 it is determined whether or not the abnormality diagnosis request flag flagA is OFF. If it is OFF, it is determined that the abnormality diagnosis has been completed, and the process proceeds to step S30. Continue control. Note that since the abnormality diagnosis request flag flag flagA is OFF, the prohibition of idling stop of the engine E is canceled, and the transition to the EV travel mode is possible. In step S30, the abnormality diagnosis start flag flagB is turned OFF. As a result, the fuel cut on the engine controller 1 side is turned off, and fuel injection is resumed as necessary. In step S31, the abnormality diagnosis torque control is switched to the normal control.
  • the first clutch CL1 may be released to resume the EV travel mode without restarting the fuel injection, or the fuel injection is temporarily resumed. Then, the HEV driving mode may be set, and then the EV driving mode may be changed.
  • FIG. 9 is a time chart showing the abnormality diagnosis control process of the comparative example.
  • the abnormality of the air-fuel ratio sensor is diagnosed when the accelerator pedal is released to shift to the coast running state and fuel cut is being performed.
  • the accelerator pedal When the accelerator pedal is released at time t4 and the accelerator pedal opening APO becomes equal to or less than the opening representing the coast region, a fuel cut of the engine E is performed, and an abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor is performed during the fuel cut.
  • the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor is completed at time t5, the idling stop prohibition is canceled. Therefore, the transition to the EV travel mode is permitted and the engine E is stopped.
  • the period from the time t3 to the time t4 is an area where fuel efficiency can be improved by shifting to the EV travel mode.
  • abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor cannot be performed, and in order to shift to the EV travel mode, it is necessary to wait until time t5, so that fuel consumption cannot be improved.
  • FIG. 10 is a time chart showing the abnormality diagnosis control process of the first embodiment.
  • the driver depresses the accelerator pedal at time t1
  • the EV traveling mode is initially selected, and the motor generator MG is started only.
  • accelerator pedal opening APO exceeds APO2 at time t2
  • mode transition is performed from the EV travel mode to the HEV travel mode, and engine E is started.
  • idling stop is prohibited until the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor, which is a self-diagnosis function, is completed.
  • the abnormality diagnosis start condition is not satisfied and the abnormality diagnosis is not completed.
  • the travel is continued in the HEV travel mode.
  • the abnormality diagnosis start flag flagB is also turned on in the integrated controller 10. Therefore, the engine controller 1 starts fuel cut.
  • the integrated controller 10 in order to compensate the engine torque by the motor generator MG while the first clutch CL1 is engaged, the motor generator torque Tmg obtained by adding the driver request torque Tdd and the friction torque Tfc of the engine E is set. . As a result, the fuel cut can be executed without causing torque fluctuation during traveling.
  • the engine controller 1 performs an abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor.
  • the abnormality diagnosis request flag flagA is turned OFF, and accordingly, the abnormality diagnosis start flag flagB is also turned OFF, and the idling stop prohibition is released. Is done. Therefore, the integrated controller 10 shifts from the abnormality diagnosis torque control to the normal control. At this time, since the EV travel mode is required in the normal control, the first clutch CL1 is released, and the process proceeds to the EV travel mode as it is. Therefore, the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor can be executed while the accelerator pedal is depressed without waiting for the vehicle to shift to the coasting state, and the abnormality diagnosis can be terminated early. Therefore, it is possible to shift to the EV driving mode earlier than in the comparative example, and it is possible to improve fuel consumption.
  • an engine E internal combustion engine
  • An exhaust passage 52 and a second exhaust passage 54 exhaust passage for deriving exhaust from the engine E
  • An air-fuel ratio sensor including an A / F sensor 61 and an oxygen concentration sensor 62 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust passage 52 and the second exhaust passage 54
  • An abnormality diagnosing unit 1a diagnostic means that stops fuel injection for a predetermined time when the accelerator pedal is depressed, and performs an abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor based on a change in the air-fuel ratio accompanying the stop; Equipped with.
  • the air-fuel ratio sensor abnormality diagnosis can be performed at an early stage without waiting for the coasting state of the vehicle.
  • the idling stop prohibition can be canceled at an early stage, and the fuel consumption can be improved.
  • driver request torque calculator 100 (request torque calculation means) that calculates a driver request torque Tdd (driver's request torque) based on the accelerator pedal opening when the accelerator pedal is depressed;
  • Abnormality diagnosis torque control unit 10a performs abnormality diagnosis when driver requested torque Tdd is equal to or less than stopping torque Tmgmax of motor generator MG. Therefore, since the driver required torque Tdd can be compensated entirely by the motor generator MG, abnormality diagnosis can be performed without causing torque shortage, and the driver does not feel uncomfortable.
  • the abnormality diagnosis torque control unit 10a performs abnormality diagnosis when the driver request torque Tdd is equal to or less than the diagnosis permission upper limit torque Tmg1 obtained by subtracting the acceleration margin torque Tmgacc from the stopping torque Tmgmax of the motor generator MG.
  • the abnormality diagnosis is frequently interrupted because it can respond to the acceleration request within the range of the acceleration margin torque Tmgacc. Can be avoided. Therefore, the frequency of re-diagnosis can be greatly reduced, and the probability of completing the diagnosis in one abnormality diagnosis process can be increased.
  • the abnormality diagnosis unit 1a prohibits idling stop of the engine E (stop of rotation operation of the internal combustion engine) until the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor is completed after the rotation operation of the engine E.
  • the prohibition of idling stop is a prohibition of allowing fuel cut during abnormality diagnosis, and it is not necessary to output torque if the engine E is rotating. If the idling stop is permitted without ending the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor, the engine E is allowed to run repeatedly while the abnormality is occurring in the air-fuel ratio sensor. This is because the chance of performing abnormality diagnosis is reduced and traveling in a state where appropriate exhaust performance is not obtained is allowed for a long period of time.
  • the idling stop is prohibited and the abnormality diagnosis can be completed at an early stage by securing an opportunity to execute the abnormality diagnosis.
  • the engine piston is driven via the crankshaft, and the exhaust in the exhaust passage 52 and the second exhaust passage 54 can be replaced at an early stage by the pumping action.
  • the engine E is rotating, so that an excessive inertia torque accompanying the engine start does not act on the motor generator MG.
  • the present invention has been described based on the embodiments, the specific configuration may be other configurations.
  • the FR type hybrid vehicle has been described.
  • an FF type hybrid vehicle may be used.
  • the motor generator is provided between the engine and the transmission.
  • the motor may be provided anywhere as long as torque can be transmitted to the drive wheels.
  • a hybrid vehicle including an engine and a motor generator has been described.
  • the present invention can also be applied to an automobile using only the engine as a drive source. In the case of a vehicle having an idling stop function, Even if torque fluctuations occur, by ending the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor at an early stage, it is possible to increase idling stop opportunities and improve fuel efficiency.
  • each of the engine controller 1 and the integrated controller 10 is provided with the abnormality diagnosis unit 1a and the abnormality diagnosis torque control unit 10a individually, and the abnormality diagnosis is executed while monitoring the respective flags.
  • the abnormality diagnosis request flag flagA is set to ON when a predetermined abnormality diagnosis start condition is satisfied.
  • the abnormality diagnosis request flag flagA may be always ON before the engine is started. .
  • the fuel cut of the engine E is continuously switched to the EV travel mode. However, the fuel cut is temporarily terminated. Then, the mode may be shifted to the HEV driving mode, and then the EV driving mode may be changed.
  • the warning lamp 70 is turned on when an abnormality is determined by the abnormality diagnosis of the air-fuel ratio sensor is shown. However, in addition to the lighting of the warning lamp 70, the driver's requested torque Tdd is positively activated. The driver may be encouraged to select the EV travel mode and travel without using an engine as much as possible to move to a repair shop or the like.
  • the abnormality diagnosis of both the A / F sensor and the oxygen concentration sensor is performed. However, only one abnormality diagnosis may be performed. Further, the present invention can be applied to any sensor that detects the exhaust state in the exhaust passage.

Abstract

 本発明では、アクセルペダルが踏まれているときに、内燃機関の燃料噴射を所定時間停止し、該停止に伴う前記空燃比の変化に基づいて空燃比センサの異常診断を実施することとした。

Description

車両の制御装置
 本発明は、空燃比センサの故障診断を行う車両の制御装置に関する。
 特許文献1には、内燃機関のフューエルカットが開始された後、排気通路に設けられた酸素濃度センサの出力値が理論空燃比よりもリッチ側の空燃比に対応した値の場合には、酸素濃度センサに異常が生じていると判定する異常診断装置が開示されている。
特開2010-19186号公報
 一般に、内燃機関のフューエルカットが実施されるのは、車両発進後、ある程度の車速まで上昇し、その後、運転者がアクセルペダルを離してコースト走行状態に至ってからである。言い換えると、運転者がアクセルペダルを離すまでは、フューエルカットは行われないため、それまでは、異常診断を開始することができない。酸素濃度センサやA/Fセンサといった空燃比センサは、内燃機関の排気規制と密接に関係しているため、より早期の異常診断が求められていた。
 本発明の目的は、早期に空燃比センサの異常診断を実施可能な車両の制御装置を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本発明では、アクセルペダルが踏まれているときに、内燃機関の燃料噴射を所定時間停止し、該停止に伴う空燃比の変化に基づいて空燃比センサの異常診断を実施することとした。
 よって、車両のコースト走行状態を待つことなく、早期に空燃比センサの異常診断を実施できる。
実施例1の後輪駆動のハイブリッド車両を示す全体システム図である。 実施例1の統合コントローラにおける演算処理プログラムを示す制御ブロック図である。 図2のドライバ要求トルク演算部にてドライバ要求トルク演算に用いられるドライバ要求トルクマップの一例を示す図である。 図2のモード選択部にて目標モードの選択に用いられる通常モードマップを示す図である。 図2の目標充放電演算部にて目標充放電電力の演算に用いられる目標充放電量マップの一例を示す図である。 実施例1のハイブリッド車両における異常診断システムを表す概略図である。 実施例1のエンジンコントローラ内の異常診断部における異常診断制御処理を表すフローチャートである。 実施例1の統合コントローラ内の異常診断時トルク制御部における異常診断時トルク制御処理を表すフローチャートである。 比較例の異常診断制御処理を表すタイムチャートである。 実施例1の異常診断制御処理を表すタイムチャートである。
1  エンジンコントローラ
1a  異常診断部
2  モータコントローラ
10  統合コントローラ
10a  異常診断時トルク制御部
16  アクセルペダル開度センサ
17  車速センサ
51  吸気通路
52  排気通路
53  触媒
54  第2排気通路
61  A/Fセンサ
70  ウォーニングランプ
100  ドライバ要求トルク演算部
513  インジェクタ
CL1  第1クラッチ
CL2  第2クラッチ
E  エンジン
MG  モータジェネレータ
RR,RL  駆動輪
 〔実施例1〕
  図1は、実施例1のエンジン始動制御装置が適用された後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、内燃機関であるエンジンEと、第1クラッチCL1と、モータジェネレータMGと、第2クラッチCL2と、自動変速機ATと、プロペラシャフトPSと、ディファレンシャルDFと、左ドライブシャフトDSLと、右ドライブシャフトDSRと、左後輪RL(駆動輪)と、右後輪RR(駆動輪)と、を有する。なお、FLは左前輪、FRは右前輪である。
 エンジンEは、ガソリンエンジンであり、後述するエンジンコントローラ1からの制御指令に基づいて、スロットルバルブ512(図6参照)のバルブ開度等が制御される。エンジン出力軸にはフライホイールFWが設けられている。尚、エンジンEの詳細については後述する。
  第1クラッチCL1は、エンジンEとモータジェネレータMGとの間に介装されたクラッチであり、後述する第1クラッチコントローラ5からの制御指令に基づいて、第1クラッチ油圧ユニット6により作り出された制御油圧により、スリップしながらトルク伝達を行うスリップ締結を含み締結・開放が制御される。
 モータジェネレータMGは、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータであり、後述するモータコントローラ2からの制御指令に基づいて、インバータ3により作り出された三相交流を印加することにより制御される。このモータジェネレータMGは、バッテリ4からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし(以下、この状態を「力行」と呼ぶ)、ロータが外力により回転している場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能してバッテリ4を充電することもできる(以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ)。なお、このモータジェネレータMGのロータは、図外のダンパーを介して自動変速機ATの入力軸に連結されている。
  第2クラッチCL2は、モータジェネレータMGと左右後輪RL,RRとの間に介装されたクラッチであり、後述するATコントローラ7からの制御指令に基づいて、AT油圧コントロールユニット8により作り出された制御油圧により、スリップしながらトルク伝達を行うスリップ締結を含み締結・開放が制御される。
 自動変速機ATは、前進7速後退1速等の有段階の変速比を車速VSPやアクセルペダル開度APO等に応じて自動的に切り替える変速機である。第2クラッチCL2は、専用クラッチとして新たに追加したものではなく、自動変速機ATの各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用している。自動変速機ATの出力軸は、車両駆動軸としてのプロペラシャフトPS、ディファレンシャルDF、左ドライブシャフトDSL、右ドライブシャフトDSRを介して左右後輪RL,RRに連結されている。なお、第1クラッチCL1と第2クラッチCL2には、例えば、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる多板クラッチを用いている。
 このハイブリッド駆動系には、第1クラッチCL1の締結・開放状態に応じて3つの走行モードを有する。第1走行モードは、第1クラッチCL1の開放状態で、モータジェネレータMGの動力のみを動力源として走行するモータ使用走行モードとしての電気自動車走行モード(以下、「EV走行モード」と略称する。)である。第2走行モードは、第1クラッチCL1の締結状態で、エンジンEを動力源に含みながら走行するエンジン使用走行モード(以下、「HEV走行モード」と略称する。)である。第3走行モードは、第1クラッチCL1の締結状態で第2クラッチCL2をスリップ制御させ、エンジンEを動力源に含みながら走行するエンジン使用スリップ走行モード(以下、「WSC走行モード」と略称する。)である。このモードは、特にバッテリSOCが低いときやエンジン水温が低いときに、クリープ走行を達成可能なモードである。なお、EV走行モードからHEV走行モードに遷移するときは、第1クラッチCL1を締結し、モータジェネレータMGのトルクを用いてエンジン始動を行う。エンジン始動処理については後述する。
 上記「HEV走行モード」には、「エンジン走行モード」と「モータアシスト走行モード」と「走行発電モード」との3つの走行モードを有する。「エンジン走行モード」は、エンジンEのみを動力源として駆動輪を動かす。「モータアシスト走行モード」は、エンジンEとモータジェネレータMGの2つを動力源として駆動輪を動かす。「走行発電モード」は、エンジンEを動力源として駆動輪RR,RLを動かすと同時に、モータジェネレータMGを発電機として機能させる。定速運転時や加速運転時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる。また、減速運転時は、制動エネルギを回生してモータジェネレータMGにより発電し、バッテリ4の充電のために使用する。また、車両停止時には、エンジンEの動力を利用してモータジェネレータMGを発電機として動作させる発電モードを有する。
 次に、ハイブリッド車両の制御系を説明する。実施例1におけるハイブリッド車両の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、第1クラッチコントローラ5と、第1クラッチ油圧ユニット6と、ATコントローラ7と、AT油圧コントロールユニット8と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10と、を有する。エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、第1クラッチコントローラ5と、ATコントローラ7と、ブレーキコントローラ9と、統合コントローラ10とは、互いの情報交換が可能なCAN通信線11を介して接続されている。
 エンジンコントローラ1は、エンジン回転数センサ12からのエンジン回転数情報を入力し、統合コントローラ10からの目標エンジントルク指令等に応じ、エンジン動作点(Ne:エンジン回転数,Te:エンジントルク)を制御する指令を、例えば、スロットルアクチュエータ511(図6参照)へ出力する。エンジン回転数Ne等の情報は、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給される。
 モータコントローラ2は、モータジェネレータMGのロータ回転位置を検出するレゾルバ13からの情報を入力し、統合コントローラ10からの目標モータトルク指令等に応じ、モータジェネレータMGのモータ動作点(Nmg:モータジェネレータ回転数,Tmg:モータジェネレータトルク)を制御する指令をインバータ3へ出力する。このモータコントローラ2では、バッテリ4の充電状態を表すバッテリSOCを監視する。監視されたバッテリSOC情報は、モータジェネレータMGの制御情報に用いると共に、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給される。
 第1クラッチコントローラ5は、第1クラッチ油圧センサ14と第1クラッチストロークセンサ15からのセンサ情報、及び統合コントローラ10からの第1クラッチ制御指令を入力し、第1クラッチ油圧ユニット6に第1クラッチCL1の締結・開放制御指令を出力する。第1クラッチストロークC1Sの情報は、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給する。
 ATコントローラ7は、アクセルペダル開度センサ16、車速センサ17、第2クラッチ油圧センサ18、セレクトレバー27の操作位置に応じたレンジ信号を出力するインヒビタスイッチ28の各種センサ信号と、統合コントローラ10からの制御指令とを入力し、AT油圧コントロールユニット8に制御指令を出力する。アクセルペダル開度APOと車速VSPとインヒビタスイッチ信号は、CAN通信線11を介して統合コントローラ10へ供給する。また、インヒビタスイッチ信号はコンビネーションメータ(不図示)内に設けられたメータ内表示器29に送られ、現在のレンジ位置が表示される。
 ブレーキコントローラ9は、4輪の各車輪速を検出する車輪速センサ19とブレーキストロークセンサ20からのセンサ情報を入力する。そして、ブレーキ踏み込み制動時、統合コントローラ10からの回生協調制御指令に基づいて、ブレーキストロークBSから求められる要求制動力に対し回生制動力の不足分を機械制動力(摩擦ブレーキによる制動力)で補う回生協調ブレーキ制御を行う。
 統合コントローラ10は、車両全体の消費エネルギを管理し、最高効率で車両を走らせるためのコントローラであり、モータ回転数Nmを検出するモータ回転数センサ21と、第2クラッチ出力回転数N2outを検出する第2クラッチ出力回転数センサ22と、第2クラッチ伝達トルク容量TCL2を検出する第2クラッチトルクセンサ23と、ブレーキ油圧センサ24と、第2クラッチCL2の温度を検知する温度センサ25と、前後加速度を検出するGセンサ26と、CAN通信線11を介して得られた情報とを入力する。
 また、統合コントローラ10は、エンジンコントローラ1への制御指令によるエンジンEの動作制御と、モータコントローラ2への制御指令によるモータジェネレータMGの動作制御と、第1クラッチコントローラ5への制御指令による第1クラッチCL1の締結・開放制御と、ATコントローラ7への制御指令による第2クラッチCL2の締結・開放制御と、を行う。
 図2は、実施例1の統合コントローラ10内の制御構成を表す制御ブロック図である。統合コントローラ10は、例えば10msecの制御周期で各種演算を実行する。統合コントローラ10は、ドライバ要求トルク演算部100と、モード選択部200と、目標充放電演算部300と、動作点指令部400と、変速制御部500と、を有する。
 ドライバ要求トルク演算部100では、図3に示すドライバ要求トルクマップを用いて、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから、ドライバ要求トルクTddを演算する。
 次に、モードマップについて説明する。図4は実施例1の通常モードマップである。通常モードマップ内には、EV走行モードと、WSC走行モードと、HEV走行モードとを有し、アクセルペダル開度APOと車速VSPとから、目標モードを演算する。このモードマップは、アクセルペダル開度APOと車速VSPによって定まる運転点の位置に応じたモードを目標モードとして出力する。但し、EV走行モードが選択されていたとしても、バッテリSOCが所定値以下、もしくは他のアイドリングストップ禁止要求がある場合は、強制的に「HEV走行モード」を目標モードとする。
 図4の通常モードマップにおいて、WSC→EV切換線及びHEV→EV切換線は、アクセルペダル開度APO軸で見たとき、所定開度APO2に設定されている。所定開度APO2は、モータジェネレータMGによりドライバ要求トルクTddを出力可能であって、かつ、エンジン始動要求によりエンジンクランキングトルクを付与したとしても、ドライバ要求トルクTddを出力可能な値である。また、HEV→EV切換線は、車速VSP軸で見たとき、所定車速VSP2に設定されている。HEV→WSC切換線は、所定アクセルペダル開度APO1未満の領域では、自動変速機ATが1速段のときに、エンジンEのアイドル回転数と一致する下限車速VSP1よりも小さな回転数となる車速領域に設定されている。また、所定アクセルペダル開度APO1以上の領域では、大きな駆動力を要求されることから、下限車速VSP1よりも高い車速VSP1'領域までWSC走行モードが設定されている。なお、バッテリSOCが低く、EV走行モードを達成できないときには、発進時等であってもWSC走行モードを選択するように設定されている。
 アクセルペダル開度APOが大きいとき、その要求をアイドル回転数付近のエンジン回転数に対応したエンジントルクTeとモータジェネレータトルクTmgで達成するのは困難な場合がある。ここで、エンジントルクTeは、エンジン回転数Neが上昇すればより多くのトルクを出力できる。このことから、エンジン回転数Neを引き上げてより大きなトルクを出力させる。よって、例え下限車速VSP1よりも高い車速までWSC走行モードを実行しても、短時間でWSC走行モードからHEV走行モードに遷移させることができる。この場合が図4に示す下限車速VSP1'まで広げられたWSC領域である。
 目標充放電演算部300では、図5に示す目標充放電量マップを用いて、バッテリSOCから目標充放電電力tPを演算する。
  動作点指令部400では、アクセルペダル開度APOと、ドライバ要求トルクTddと、目標モードと、車速VSPと、目標充放電電力tPとから、これらの動作点到達目標として、過渡的な目標エンジントルクと目標モータトルクと目標第2クラッチ伝達トルク容量と自動変速機ATの目標変速段と第1クラッチソレノイド電流指令を演算する。
 また、動作点指令部400は、EV走行モードからHEV走行モードに遷移するときにエンジンEを始動するエンジン始動制御部を有する。エンジン始動制御部は、第2クラッチCL2をドライバ要求トルクTddに応じた第2クラッチ伝達トルク容量に設定してスリップ制御状態とする。また、モータジェネレータMGを回転数制御とし、目標モータジェネレータ回転数を駆動輪回転数相当値に所定スリップ量を加算した値とする。エンジン始動制御部は、この状態で、第1クラッチCL1にクラッチ伝達トルク容量を発生させ、エンジン始動を行う。これにより、出力軸トルクは第2クラッチCL2のクラッチ伝達トルク容量で安定させ、第1クラッチCL1の締結によってモータジェネレータ回転数Nmgが低下しようとする場合であっても、回転数制御によってモータジェネレータトルクTmgが上昇し、確実にエンジン始動を行えるものである。
  変速制御部500では、シフトマップに示すシフトスケジュールに沿って、目標第2クラッチ伝達トルク容量と目標変速段を達成するように自動変速機AT内のソレノイドバルブを駆動制御する。シフトマップには、車速VSPとアクセルペダル開度APOに基づいてあらかじめ目標変速段が設定されている。
 図6は実施例1のハイブリッド車両における空燃比センサの異常診断システムを表す概略図である。尚、エンジンEとモータジェネレータMGとは図1に示すように第1クラッチCL1を介して接続されているが、図6では、説明のためエンジンEとモータジェネレータMGの接続関係を無視して図示する。エンジンEの吸気通路51には、スロットルバルブ512の開度を制御するスロットルアクチュエータ511と、燃料の噴射量を制御するインジェクタ513とを有する。エンジンEは、エンジン水温を検出する水温センサ64を有する。エンジンEの排気通路52には、排気通路52内の空燃比を検出するA/Fセンサ61(Air by fuel sensor)を有する。排気通路52の下流側には三元触媒である触媒53が接続されている。触媒53は、触媒温度を検出する触媒温度センサ63を有する。触媒53の下流側には第2排気通路54が接続されている。第2排気通路54は、第2排気通路54内の空燃比を検出する酸素濃度センサ62を有する。
 ここで、空燃比について説明する。空燃比とは、混合気中の酸素とガソリンの重量比を表すものである。内燃機関の燃焼には理論空燃比としてガソリン1グラムに対し酸素14.7グラムが最適な燃焼状態として知られている。触媒は、排気ガス浄化のために三元触媒が使用されており、一般に理論空燃比付近で燃焼することが求められる。燃焼後の排気内に酸素が多く残っている状態を、燃料が希薄な状態(以下、リーン状態と記載する。)という。燃焼後の排気内にガソリンが多く残っている状態を、燃料が濃密な状態(以下、リッチ状態と記載する。)という。酸素濃度センサは、リッチ状態のときと、リーン状態のときとで異なる電圧を発生する起電力特性を持つ。一方、A/FセンサやLAFセンサ(Linear Air-Fuel ratio sensor)は、空燃比に応じた線形の電圧出力特性を有する。このように、空燃比を検出する酸素濃度センサやA/Fセンサ,LAFセンサを総称して空燃比センサという。以下、実施例1のA/Fセンサ61及び酸素濃度センサ62を総称して空燃比センサと記載する。
 エンジンコントローラ1は、自己診断機能として、空燃比センサの異常を診断する異常診断部1aを有する。また、エンジンコントローラ1は、異常診断部1aにより空燃比センサが異常と診断されたとき、メータ内表示器29に設置されたウォーニングランプ70を点灯し、運転者に空燃比センサの異常を報知する。統合コントローラ10は、エンジンコントローラ1からの異常診断要求に基づいて異常診断時トルク制御処理を行う異常診断時トルク制御部10aを有する。異常診断時トルク制御部10aは、モータコントローラ2に対してモータジェネレータMGの異常診断時トルク制御指令を出力する。モータコントローラ2は、異常診断時トルク制御指令に基づいてモータジェネレータMGのトルクを制御する。実施例1では、異常診断部1a及び異常診断時トルク制御部10aが協働して異常診断を行う。
 図7は、実施例1のエンジンコントローラ1内の異常診断部1aにおける異常診断制御処理を表すフローチャートである。
 (異常診断制御処理)
 ステップS1では、異常診断開始条件が成立しているか否かを判断し、成立しているときはステップS2に進み、それ以外の場合はステップS7に進む。異常診断開始条件とは、例えば、水温センサ64により検出されたエンジン水温が所定値以上、触媒温度センサ63により検出された触媒温度が所定値未満及び車速VSPが所定車速VSP2以下といった所定の条件を満たしているか否かに基づいて判断する。
 尚、エンジンEの起動後は、異常診断が終了するまでエンジンEのアイドリングストップを禁止する。言い換えると、アクセルペダル開度APOと車速VSPにより定まる運転点がモードマップ内でEV走行モード領域であっても、異常診断が終了するまではエンジンEの作動を継続する。仮に、空燃比センサの異常診断が終了しないまま、アイドリングストップを許可すると、空燃比センサに異常が生じたままエンジンEの作動・停止を繰り返す走行を許容することとなる。そうすると、異常診断を行う機会が減少すると共に、適切な排気性能が得られていない状態での走行を長期にわたり許容してしまうからである。そこで、異常診断が終了するまでは、アイドリングストップを禁止することで、異常診断が実行可能な機会を確保する。尚、異常診断中に車両がアイドル回転数に相当する車速VSP1に到達したときは、異常診断を中止し、第1クラッチCL1もしくは第2クラッチCL2を解放してエンジンEをアイドリング状態とする。
 ステップS2では、異常診断要求フラグflagAをONにセットする。この異常診断要求フラグflagAは、エンジンコントローラ1から統合コントローラ10に対して異常診断を要求する信号として機能する。
 ステップS3では、異常診断開始フラグflagBがONか否かを判断し、ONのときはステップS4に進み、OFFのときはステップS8に進む。この異常診断開始フラグflagBは、統合コントローラ10において設定されるフラグであり、異常診断時トルク制御が開始されたか否かを表すものである。尚、詳細については後述する。
 ステップS4では、インジェクタ513からの燃料噴射を停止、すなわちエンジンEのフューエルカット(F/Cとも記載する。)をONとし、燃料噴射を所定時間停止する。この所定時間は、排気通路52や第2排気通路54内の排気がフューエルカット後の排気に入れ替わるのに必要な時間である。よって、所定時間は、A/Fセンサ61のみの異常診断を行う場合は短めの時間に設定され、酸素濃度センサ62を含めて異常診断を行う場合は長めの時間に設定される。
 ステップS5では、異常診断を開始する。具体的には、フューエルカットにより燃料噴射を停止するため、排気は、新気増大によってリーン状態に移行する。このとき、空燃比センサによりリーン状態を検知したときは、空燃比センサは正常であると判断できる。一方、リーン状態を検知できないときは、空燃比センサに異常が生じていると判断できる。尚、燃料噴射を停止することでリーン状態を発生させているため、三元触媒である触媒53が過剰に発熱することがなく、排気の浄化性能が低下することはない。
 ステップS6では、異常診断が終了したか否かを判断し、終了した場合はステップS7に進み、終了していない場合はステップS2に戻り、再度、異常診断開始フラグflagBのON・OFFを確かめた上で異常診断を継続する。例えば、A/Fセンサ61は、上流側の排気通路52内に存在するため、比較的短時間で排気がリーン状態に移行できる。一方、酸素濃度センサ62は、下流側の第2排気通路54内に存在するため、排気がリーン状態に移行するまでに時間がかかる。すなわち、一方の診断は終わっても、他方の診断が終了していない場面が想定される。この異常診断中に、運転者のアクセルペダル操作に伴ってドライバ要求トルクTddが大幅に増加し、エンジントルクTeが必要となると、統合コントローラ10において異常診断開始フラグflagBがOFFに切り換えられる。このときは、一旦異常診断を中断し、例えばA/Fセンサ61の正常判断を保持した状態で、次に異常診断開始フラグflagBがONとなるまで待機する必要があるからである。
 ステップS7では、空燃比センサが正常か否かを判断し、正常なときはステップS7に進み、異常のときはステップS10に進む。
 ステップS8では、異常診断要求フラグflagAをOFFにセットする。このとき、エンジンEのアイドリングストップの許可信号も出力されるため、それ以後は、EV走行モードへの遷移が許可される。
 ステップS9では、フューエルカットをOFFとし、HEV走行モードであれば燃料噴射を再開し、EV走行モードであれば第1クラッチCL1をOFFとしてEV走行モードに移行する。
 ステップS10では、再度、詳細故障診断を実施する。具体的には、アイドリングストップを所定時間(例えば30秒間)禁止し、リーン状態とリッチ状態とを交互に繰り返し、このときの空燃比センサの信号をチェックする。これにより、確実に空燃比センサに異常が生じているか否かを詳細に診断する。尚、この詳細故障診断が行われるときは、各種フラグは全てOFFとされる。
 ステップS11では、詳細故障診断に基づいて空燃比センサが正常か否かを判断し、正常なときは本制御フローを終了する。一方、異常と判断されたときはステップS12に進む。
 ステップS12では、空燃比センサの異常を表すウォーニングランプ70を点灯し、運転者に異常を報知する。
 図8は実施例1の統合コントローラ10内の異常診断時トルク制御部10aにおける異常診断時トルク制御処理を表すフローチャートである。
 (異常診断時トルク制御処理)
 ステップS21では、異常診断要求フラグflagAがONか否かを判断し、ONのときはエンジンコントローラ1から異常診断が求められていると判断してステップS22に進み、それ以外の場合はステップS30に進む。尚、異常診断要求フラグflagAがONであるため、以後のアイドリングストップは禁止(EV走行モードへの遷移が禁止)される。
 ステップS22では、アクセルペダル開度APOが所定開度APO2以下か否かを判断し、所定開度APO2以下の場合はステップS24に進み、所定開度APO2より大きいときはステップS23に進む。ここで所定開度APO2とは、EV走行モードからHEV走行モードもしくはWSC走行モードへの切換線を表す(図4参照)。尚、アクセルペダル開度APOが所定開度APO2以下であれば、後述するトルク補償が実施できるため、アクセルペダルが踏まれた状態で異常診断要求があるときは、異常診断を実行する。尚、アクセルペダル開度APOが所定開度APO2以下のときは、モータジェネレータMGはエンジンクランキングトルクを確保している状態である。異常診断中は第1クラッチCL1を締結したままであり、エンジンEも回転状態を維持しているため、エンジンクランキングのために大きなトルクが必要となることはない。よって、このエンジンクランキングトルク分を加速要求時のトルクとして確保することで、異常診断中にドライバ要求トルクTddが増大したとしても、加速要求に対応できる。
 ステップS23では、ドライバ要求トルクTddが診断許可上限トルクTmg1以下か否かを判断し、診断許可上限トルクTmg1以下のときはステップS24に進み、それ以外の場合はステップS30に進む。ここで、診断許可上限トルクTmg1とは、モータジェネレータMGの出力可能な最大トルクである停動トルクTmgmaxから、車両の加速が可能な加速マージントルクTmgaccを差し引いたトルクである。すなわち、アクセルペダル開度APOが所定開度APO2より大きい場合であっても、モータジェネレータMGが異常診断中のトルクを補償可能であれば異常診断を実行可能である。また、異常診断中に運転者がアクセルペダルを踏み込み、ドライバ要求トルクTddが増加したとしても、加速マージントルクTmgaccの範囲内で加速要求に対応可能なため、異常診断が頻繁に中断されることを回避できる。
 ステップS24では、異常診断開始フラグflagBをONにセットする。
 ステップS25では、第1クラッチCL1を締結する。第1クラッチCL1を締結すると、エンジンEは燃料噴射を停止した後も回転する。よって、クランクシャフトを介してエンジンピストンが駆動され、ポンピング作用によって排気通路52や第2排気通路54内の排気を早期に入れ替えることができる。また、燃料噴射を再開する際も、エンジンEが回転しているため、モータジェネレータMGにエンジン始動に伴う過剰なイナーシャトルクが作用することがない。
 ステップS26では、エンジンEのフューエルカット時にモータジェネレータMGにより連れまわすためのフリクショントルクTfcを演算する。
 ステップS27では、モータジェネレータトルクTmgとして、ドライバ要求トルクTddにフリクショントルクTfcを加算した値を設定してモータジェネレータMGによりトルク補償を行う。
 ステップS28では、モータジェネレータトルクTmgが停動トルクTmgmax以下か否かを判断し、停動トルクTmgmax以下のときはステップS29に進み、停動トルクTmgmaxを超えたときはステップS30に進む。すなわち、異常診断中にドライバ要求トルクTddが増加し、モータジェネレータMGのみでは運転者の加速要求にこたえられない場合、一旦異常診断時トルク制御を終了する必要がある。このときは、ステップS30へ進み、異常診断開始フラグflagBをOFFとし、通常制御(この場合は、HEV走行モードでの加速)に移行する。このとき、エンジンコントローラ1側では、ステップS9においてフューエルカットがOFFに切り換えられるため、燃料噴射が再開される。尚、異常診断要求フラグflagAがONで、異常診断開始フラグflagBがOFFに切り換わると、エンジンコントローラ1側では、異常診断の再開(異常診断開始フラグflagBがON)を待機する。
 ステップS29では、異常診断要求フラグflagAがOFFか否かを判断し、OFFのときは異常診断が終了したと判断してステップS30に進み、ONのときは、ステップS25に戻って異常診断時トルク制御を継続する。尚、異常診断要求フラグflagAがOFFとなるため、エンジンEのアイドリングストップの禁止が解除され、EV走行モードへの遷移が可能となる。
 ステップS30では、異常診断開始フラグflagBをOFFとする。これにより、エンジンコントローラ1側でのフューエルカットがOFFとされ、必要に応じて燃料噴射が再開される。
 ステップS31では、異常診断時トルク制御から通常制御に切り換える。尚、通常制御に切り換える際、EV走行モードが要求される際は、燃料噴射を再開することなく、第1クラッチCL1を解放してEV走行モードに遷移してもよいし、一旦燃料噴射を再開してHEV走行モードとし、その後EV走行モードに遷移してもよい。
 次に、上記制御処理に基づく作用を説明する。図9は比較例の異常診断制御処理を表すタイムチャートである。比較例は、アクセルペダルが離されてコースト走行状態に移行し、フューエルカットを行っているときに空燃比センサの異常診断を行うものである。
 (比較例の作用)
 時刻t1において、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、最初はEV走行モードが選択されることからモータジェネレータMGのみで発進する。
 時刻t2において、アクセルペダル開度APOがAPO2を超えると、EV走行モードからHEV走行モードにモード遷移が行われ、エンジンEが始動する。尚、一旦エンジンEが始動すると、エンジンEの自己診断機能が働き、この自己診断機能の一つである空燃比センサの異常診断が終了するまではアイドリングストップが禁止される。よって、時刻t3において、アクセルペダル開度APOがAPO2よりも低下し、定速走行状態に移行しても、EV走行モードへの遷移はできず、HEV走行モードにより走行を継続する。
 時刻t4において、アクセルペダルが離され、アクセルペダル開度APOがコースト領域を表す開度以下となると、エンジンEのフューエルカットが実施され、このフューエルカット中に空燃比センサの異常診断が行われる。
 時刻t5において、空燃比センサの異常診断が終了すると、アイドリングストップの禁止が解除される。よって、EV走行モードへの遷移が許可され、エンジンEを停止する。
 このように、比較例の場合、時刻t3からt4に示す間は、本来であればEV走行モードに遷移させることで燃費の向上を図ることが可能な領域である。しかし、空燃比センサの異常診断を行うことができず、EV走行モードに遷移させるには、時刻t5まで待たなければならず、燃費の改善を図ることができない。
 (実施例1の作用)
 次に、実施例1の作用を説明する。図10は実施例1の異常診断制御処理を表すタイムチャートである。
 時刻t1において、運転者がアクセルペダルを踏み込むと、最初はEV走行モードが選択されることからモータジェネレータMGのみで発進する。
 時刻t2において、アクセルペダル開度APOがAPO2を超えると、EV走行モードからHEV走行モードにモード遷移が行われ、エンジンEが始動する。尚、一旦エンジンが起動されると、自己診断機能である空燃比センサの異常診断が終了するまでは、アイドリングストップは禁止される。
 時刻t21において、アクセルペダル開度APOがAPO2よりも低下し、定速走行状態に移行しても、異常診断開始条件が成立しておらず、異常診断も終了していないため、EV走行モードへの遷移はせず、HEV走行モードにより走行を継続する。
 時刻t22において、異常診断開始条件が成立し、エンジンコントローラ1において異常診断要求フラグflagAがONとされると、統合コントローラ10において異常診断開始フラグflagBもONとなる。よって、エンジンコントローラ1は、フューエルカットを開始する。一方、統合コントローラ10では、第1クラッチCL1を締結したまま、モータジェネレータMGによりエンジントルクを補償するために、ドライバ要求トルクTdd及びエンジンEのフリクショントルクTfcを加算したモータジェネレータトルクTmgが設定される。これにより、走行中のトルク変動を招くことなくフューエルカットを実行できる。そして、フューエルカットが開始されると、エンジンコントローラ1では、空燃比センサの異常診断が実行される。
 時刻t23において、異常診断が終了し、空燃比センサが正常と判断されると、異常診断要求フラグflagAがOFFとされ、これに伴い異常診断開始フラグflagBもOFFとされ、アイドリングストップの禁止は解除される。よって、統合コントローラ10は、異常診断時トルク制御から通常制御に移行する。このとき、通常制御ではEV走行モードが要求されていることから、第1クラッチCL1を解放し、そのままEV走行モードに移行する。よって、車両のコースト走行状態への移行を待つことなく、アクセルペダルを踏み込んだ状態で空燃比センサの異常診断を実行することができ、早期に異常診断を終了できる。よって、比較例に比べて早期にEV走行モードに遷移することができ、燃費の改善を図ることができる。
 以上説明したように、実施例1にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
 (1)燃料噴射により駆動輪RR,RLにトルクを付与するエンジンE(内燃機関)と、
 エンジンEの排気を導出する排気通路52及び第2排気通路54(排気通路)と、
 排気通路52及び第2排気通路54の空燃比を検出するA/Fセンサ61及び酸素濃度センサ62を含む空燃比センサと、
 アクセルペダルが踏まれているときに、燃料噴射を所定時間停止し、該停止に伴う空燃比の変化に基づいて空燃比センサの異常診断を実施する異常診断部1a(診断手段)と、
 を備えた。
 よって、車両のコースト走行状態を待つことなく、早期に空燃比センサの異常診断を実施できる。また、空燃比センサの異常診断が早期に終了することで、アイドリングストップの禁止を早期に解除でき、燃費の向上を図ることができる。
 (2)駆動輪RR,RLにトルクを付与するモータジェネレータMG(モータ)を有し、
 異常診断時トルク制御部10a(診断手段)は、異常診断を実施しているときは、モータジェネレータMGによって駆動輪RR,RLにトルクを付与する。
 よって、エンジンEのフューエルカットを行うことでトルクが不足したとしても、モータジェネレータMGにより不足したトルクを補償することができるため、トルク変動無く走行を維持することができる。
 (3)アクセルペダルが踏まれているときのアクセルペダル開度に基づいてドライバ要求トルクTdd(運転者の要求トルク)を算出するドライバ要求トルク演算部100(要求トルク算出手段)を有し、
 異常診断時トルク制御部10aは、ドライバ要求トルクTddが、モータジェネレータMGの停動トルクTmgmax以下のときに異常診断を実施する。
 よって、モータジェネレータMGによりドライバ要求トルクTddを全て補償することができるため、トルク不足を招くことなく異常診断を実施でき、運転者に違和感を与えることがない。
 (4)異常診断時トルク制御部10aは、ドライバ要求トルクTddが、モータジェネレータMGの停動トルクTmgmaxから加速マージントルクTmgaccを差し引いた診断許可上限トルクTmg1以下のときに異常診断を実施する。
 すなわち、異常診断中に運転者がアクセルペダルを踏み込み、ドライバ要求トルクTddが増加したとしても、加速マージントルクTmgaccの範囲内で加速要求に対応可能なため、異常診断が頻繁に中断されることを回避できる。よって、再診断の頻度を大幅に低減でき、一回の異常診断処理で診断を完了する確率を高めることができる。
 (5)異常診断部1aは、エンジンEの回転作動後、空燃比センサの異常診断が終了するまでは、エンジンEのアイドリングストップ(内燃機関の回転作動の停止)を禁止することとした。尚、アイドリングストップの禁止とは、異常診断中にフューエルカットを行うことを許容する禁止であり、エンジンEが回転していればトルクを出力している必要はない。
 仮に、空燃比センサの異常診断が終了しないまま、アイドリングストップを許可すると、空燃比センサに異常が生じたままエンジンEの作動・停止を繰り返す走行を許容することとなる。そうすると、異常診断を行う機会が減少すると共に、適切な排気性能が得られていない状態での走行を長期にわたり許容してしまうからである。そこで、異常診断が終了するまでは、アイドリングストップを禁止し、異常診断が実行可能な機会を確保することで、早期に異常診断を終了できる。また、異常診断時もエンジンEの回転を継続するため、クランクシャフトを介してエンジンピストンが駆動され、ポンピング作用によって排気通路52や第2排気通路54内の排気を早期に入れ替えることができる。また、燃料噴射を再開する際も、エンジンEが回転しているため、モータジェネレータMGにエンジン始動に伴う過剰なイナーシャトルクが作用することがない。
 〔他の実施例〕
  以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、具体的な構成は他の構成であっても良い。例えば、実施例では、FR型のハイブリッド車両について説明したが、FF型のハイブリッド車両であっても構わない。また、実施例1ではエンジンと変速機との間にモータジェネレータを備えた例を示したが、駆動輪にトルク伝達可能であれば、モータはどこに設けられていても構わない。
  また、実施例では、エンジンとモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両について説明したが、エンジンのみを駆動源とする自動車にも適用可能であり、アイドリングストップ機能を備えた車両の場合には、多少のトルク変動が生じたとしても早期に空燃比センサの異常診断を終了することで、アイドリングストップの機会を増大でき、燃費の改善を図ることができる。
 また、実施例1では、エンジンコントローラ1と統合コントローラ10のそれぞれに、異常診断部1aと、異常診断時トルク制御部10aとを個別に設け、それぞれのフラグを監視しながら異常診断を実行する例を示したが、一方のコントローラ内に両方の処理を負担させ、CAN通信線を介して他方に指令する方式を採用してもよい。
 また、実施例1では、異常診断要求フラグflagAを、所定の異常診断開始条件が成立したときにONとする構成としたが、異常診断要求フラグflagAはエンジン始動前から常時ONとしておいてもよい。
 実施例1では、異常診断終了後に要求された走行モードがEV走行モードのときは、エンジンEのフューエルカットを継続してそのままEV走行モードに遷移させる例を示したが、一旦フューエルカットを終了してHEV走行モードに移行し、その後、EV走行モードに遷移するようにしてもよい。
 実施例1では、空燃比センサの異常診断により異常と判定したときは、ウォーニングランプ70を点灯させる例を示したが、ウォーニングランプ70の点灯に加えて、ドライバ要求トルクTddに関わらず積極的にEV走行モードを選択させ、修理工場等への移動に極力エンジンを使用せず走行することを、運転者に促してもよい。
 実施例1では、A/Fセンサと酸素濃度センサの両方の異常診断を実行する例を示したが、一方の異常診断のみを実行する構成としてもよい。また、排気通路内の排気状態を検知するセンサであれば、どのようなセンサでも本発明を適用できる。

Claims (5)

  1.  燃料噴射により駆動輪にトルクを付与する内燃機関と、
     前記内燃機関の排気を導出する排気通路と、
     前記排気通路の空燃比を検出する空燃比センサと、
     アクセルペダルが踏まれているときに、前記燃料噴射を所定時間停止し、該停止に伴う前記空燃比の変化に基づいて前記空燃比センサの異常診断を実施する診断手段と、
     を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
  2.  請求項1に記載の車両の制御装置において、
     前記駆動輪にトルクを付与するモータを有し、
     前記診断手段は、前記異常診断を実施しているときは、前記モータによって前記駆動輪にトルクを付与することを特徴とする車両の制御装置。
  3.  請求項2に記載の車両の制御装置において、
     前記アクセルペダルが踏まれているときのアクセルペダル開度に基づいて運転者の要求トルクを算出する要求トルク算出手段を有し、
     前記診断手段は、前記要求トルクが、前記モータの停動トルク以下のときに前記異常診断を実施することを特徴とする車両の制御装置。
  4.  請求項3に記載の車両の制御装置において、
     前記診断手段は、前記要求トルクが、前記モータの停動トルクから加速マージントルクを差し引いた診断許可上限トルク以下のときに前記異常診断を実施することを特徴とする車両の制御装置。
  5.  請求項1ないし4いずれか一つに記載の車両の制御装置において、
     前記診断手段は、前記内燃機関の回転作動後、前記異常診断が終了するまでは、前記内燃機関の回転作動の停止を禁止することを特徴とする車両の制御装置。
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