エンジン制御システム及びそれを搭載した車両
【課題】 下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができる。
【解決手段】 エンジンＥＣＵ５０は、駆動軸１７とエンジン２０とモータＭＧ１，ＭＧ２とがクラッチを介さずに機械的に接続され、駆動軸１７に対するエンジン２０の動力及びモータＭＧ１，ＭＧ２の動力の入出力を制御するハイブリッド自動車１０に搭載されている。このエンジンＥＣＵ５０では、エンジン２０の排気浄化触媒の上流側に設置された排気センサのセンサ出力値に基づいて空燃比制御を実行する。また、下流側に設置された排気センサのセンサ出力値に基づいて排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行するが、エンジン２０が所定の無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側の排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映していないことがあるため、この制御を禁止する。
【解決手段】 エンジンＥＣＵ５０は、駆動軸１７とエンジン２０とモータＭＧ１，ＭＧ２とがクラッチを介さずに機械的に接続され、駆動軸１７に対するエンジン２０の動力及びモータＭＧ１，ＭＧ２の動力の入出力を制御するハイブリッド自動車１０に搭載されている。このエンジンＥＣＵ５０では、エンジン２０の排気浄化触媒の上流側に設置された排気センサのセンサ出力値に基づいて空燃比制御を実行する。また、下流側に設置された排気センサのセンサ出力値に基づいて排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行するが、エンジン２０が所定の無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側の排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映していないことがあるため、この制御を禁止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御システム及びそれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動軸に対するエンジン及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車では、種々のエンジン制御が実行されている。このようなエンジン制御の一つとして、特許文献１では、エンジンの排気エミッションを低減させるために、混合気の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制御を実行している。この空燃比フィードバック制御においては、エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒の上流に設置した上流側排気センサの出力値に基づいて制御を行うが、この上流側排気センサの経時変化や製造誤差などが原因となって、空燃比フィードバック補正係数の中心値にズレが生じることがある。そこで、このズレを補正するための空燃比学習値を求めるようにし、この空燃比学習値を空燃比フィードバック制御に反映させている。また、特許文献２のように、経時に伴い排気浄化触媒が劣化して浄化機能が低下することから、触媒劣化の診断を行うこともある。このような空燃比学習や触媒劣化診断は、排気浄化触媒の下流に設置した下流側排気センサの出力値に基づいて行われる。
【特許文献１】特開２０００−２９１４７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１０４６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エンジンとモータと駆動軸とがクラッチ機構を介さずに機械的に接続されているハイブリッド自動車では、ロードロード（Ｒｏａｄ Ｌｏａｄ）の設定中やレーシング状態のときには、エンジンは無負荷運転状態又は低負荷運転状態となり、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気中の酸素濃度を正確に反映していないことがあり、その結果、空燃比学習や触媒劣化診断を十分な精度で行えないことがあった。
【０００４】
具体的には、ロードロード設定中は、通常の自動車ではシフトポジションをニュートラルにして行うが、この種のハイブリッド自動車ではクラッチ機構がないためエンジンの回転数制御を行い、アイドル運転時の吸入空気量をわずかに上回る程度の空気量となるようにしている。また、レーシング状態のときには、通常の自動車ではアクセル開度が大きくなるにつれてエンジン回転数を５０００〜６０００ｒｐｍ程度まで上げることができるが、この種のハイブリッド自動車ではアクセル開度が大きくなるにつれてエンジン回転数を大きくするとモータが過回転するおそれがあるため、エンジンの回転数を２５００〜３０００ｒｐｍ程度にしている。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができるエンジン制御システムを提供することを目的の一つとする。また、そのようなエンジン制御システムを搭載した車両を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のエンジン制御システムは、
駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止する制御禁止手段と、
を備えたものである。
【０００８】
このエンジン制御システムは、駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるものである。このエンジン制御システムでは、下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御を実行するが、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態のときには、この下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止する。したがって、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができる。
【０００９】
なお、制御禁止制御手段は、所定の運転状態であると判定されたとき、下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御をすべて禁止してもよいし、一部を禁止し残りを実行してもよい。また、「下流側排気センサ」は、排気中に含まれる成分の濃度（例えば酸素濃度）に応じて出力値が変化するセンサであり、例えば、出力値が空燃比と略リニアな関係となるＡ／Ｆセンサであってもよいし、出力値が理論空燃比を境に大きく変化するＯ２センサであってもよい。
【００１０】
本発明のエンジン制御システムは、駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、前記駆動軸に対する前記エンジンの動力及び前記モータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流側に設置された上流側排気センサと、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記上流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記エンジンの空燃比制御を実行する空燃比制御手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行する浄化関連制御実行手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記浄化関連制御実行手段による制御を禁止する制御禁止手段と、
を備えたものとしてもよい。
【００１１】
このエンジン制御システムは、駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるものである。このエンジン制御システムでは、上流側排気センサのセンサ出力値に基づいてエンジンの空燃比制御を実行する。また、下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行するが、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態のときには、この排気浄化触媒の浄化に関わる制御を禁止する。したがって、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができる。
【００１２】
ここで、「上流側排気センサ」及び「下流側排気センサ」は、排気中に含まれる成分の濃度（例えば酸素濃度）に応じて出力値が変化するセンサであり、例えば、出力値が空燃比と略リニアな関係となるＡ／Ｆセンサであってもよいし、出力値が理論空燃比を境に大きく変化するＯ２センサであってもよい。
【００１３】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記空燃比制御に反映される空燃比学習値の更新を行う手段であってもよい。こうすれば、上流側排気センサの出力値に基づく空燃比制御において上流側排気センサの経時変化や個体差などが原因となってズレが生じたときに、下流側排気センサの出力値に基づいてそのズレを補正する学習値を算出して空燃比制御に反映させることができる。また、所定の運転状態のときには、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映していないことがあるため、空燃比学習値の更新を禁止することにより、下流側排気センサに起因する空燃比制御の乱れを抑制することができる。
【００１４】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の劣化診断を行う手段であってもよい。こうすれば、所定の運転状態のときには、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映していないことがあるため、排気触媒の劣化診断を禁止することにより、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができる。
【００１５】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記所定の運転状態を、前記エンジンが所定の無負荷運転状態又は小空気量運転状態としてもよい。所定の無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことがあるため、本発明を適用する意義が高い。
【００１６】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記所定の運転状態を、ロードロード設定中の状態としてもよい。ハイブリッド自動車ではロードロード設定中はエンジンが無負荷運転状態又は小空気量運転状態になり、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことがあるため、本発明を適用する意義が高い。
【００１７】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記所定の運転状態を、レーシング状態としてもよい。ハイブリッド自動車ではレーシング状態ではエンジンが無負荷運転状態又は小空気量運転状態になり、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことがあるため、本発明を適用する意義が高い。
【００１８】
本発明の車両は、上述したいずれかのエンジン制御システムを搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されてなるものである。この車両では、上述したいずれかのエンジン制御システムを搭載しているから、本発明のエンジン制御システムが奏する効果、例えば、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態のときには、この下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止して下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態であるハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施形態のハイブリッド自動車１０が搭載するエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。この実施形態のハイブリッド自動車１０は、図１に示すように、燃料を燃焼した燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジン２０と、エンジンシステム全体をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）５０と、エンジン２０の出力軸としてのクランクシャフト２７に接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１，ＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の発電及び駆動を制御するモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）１４と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行うバッテリ４５と、動力分配統合機構３０に接続された軸にチェーンベルト１５を介して接続された駆動軸１７と、ハイブリッドシステム全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）７０とを備える。なお、駆動軸１７はデファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９，１９の車軸１９ａに接続されている。また、ハイブリッド自動車１０は、図２に示すように、更にエンジン２０の下流側に、排気を浄化する触媒コンバータ６０、混合気の空燃比に応じて出力値が変化する上流側排気センサ６５、空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化する下流側排気センサ６６などを備える。
【００２０】
エンジン２０は、例えばガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ２１により清浄された空気をスロットルバルブ２２を介して吸入すると共にインジェクタ２３からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２４を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ２５による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼エネルギにより押し下げられるピストン２６の往復運動をクランクシャフト２７が回転する運動エネルギに変換する。このクランクシャフト２７には１０°ＣＡごとにパルスを出力するクランク角センサ６７が取り付けられている。スロットルバルブ２２は、吸気管の断面に対する傾斜角度（開度）が変化することにより吸気管を通過する空気量を調節するバルブであり、アクチュエータ２２ａにより電気的に開度が変化するように構成されている。このアクチュエータ２２ａは、ロータリ式電磁ソレノイドによって構成されている。そして、スロットルバルブ２２は、このソレノイドに対する印加電圧をデュ−ティ制御することにより回動されて開度調節される。このスロットルバルブ２２の開度は、スロットルポジションセンサ２２ｂからエンジンＥＣＵ５０へ出力される。エンジン２０からの排気は、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触媒コンバータ６０を介して車外へ排出される。
【００２１】
触媒コンバータ６０は、排気管６４に接続され排気浄化触媒６１が充填されたものである。排気浄化触媒６１として用いられる三元触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒と、セリア（ＣｅＯ2）などの助触媒などで構成される。そして、酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化され、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ2）や酸素（Ｏ2）などに浄化される。この三元触媒では、混合気の空燃比が理論空燃比近傍のいわゆるウインドウ領域のときに還元触媒によるＮＯｘの吸着・分解反応とその際に生成する酸化成分によるＨＣ，ＣＯの酸化反応とがバランスよく進み、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのすべてに対して高い浄化率を示す。ここで、ＣｅＯ2は、セリウム（Ｃｅ）の価数が３価と４価との間で可逆的に変化する性質を持つため、排気がリーン雰囲気のときには３価から４価に変化して排気から酸素を吸蔵し、排気がリッチ雰囲気のときには４価から３価に変化して排気へ酸素を放出する。これにより、酸化触媒や還元触媒の近傍の雰囲気が大きく変動することがないので、結果的にウインドウ領域が拡がる。
【００２２】
上流側排気センサ６５は、排気管６４のうち触媒コンバータ６０の上流に設置され空燃比に応じて出力値が変化するＡ／Ｆセンサであり、本実施形態では空燃比に応じてセンサ出力が略リニアに変化する全領域空燃比センサを採用している。Ａ／Ｆセンサの出力特性の一例を図７に示す。この図７から明らかなように、この上流側排気センサ６５は、出力電圧から直接空燃比を求めることができる。なお、上流側排気センサ６５は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００２３】
下流側排気センサ６６は、排気管６４のうち触媒コンバータ６０の下流に設置され空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が急激に変化するＯ２センサであり、本実施形態では電解質であるジルコニアを大気に接触する基準電極と排気に接触する測定電極とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを採用している。Ｏ２センサの出力特性の一例を図８に示す。この図８から明らかなように、この下流側排気センサ６６は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５〜１４．７）を境に出力電圧がリッチ側で約１Ｖ、リーン側で約０Ｖとなるため、適切なスライスレベル（例えば０．５０Ｖ）を設定して出力電圧とスライスレベルとの大小を比較することにより触媒コンバータ６０の下流に排出される排気がリッチなのかリーンなのかを判別することができる。なお、この下流側排気センサ６６は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００２４】
エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５１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、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５３と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このエンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０には、スロットルポジションセンサ２２ｂからのスロットル開度、エンジン２０の吸入空気量を検出するエアフローメータ２８からの吸入空気量、冷却水温センサ５９からのエンジン２０の冷却水温、上流側排気センサ６５からの信号、下流側排気センサ６６からの信号、クランク角センサ６７からのパルス信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ５０からは、エンジン２０を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０からは、スロットルバルブ２２を駆動するアクチュエータ２２ａへの駆動信号、インジェクタ２３への駆動信号、点火プラグ２５に電気火花を発生させるイグナイタと一体化されたイグニションコイル２９への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ５０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と電気的に接続され、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２０を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２０の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
【００２５】
動力分配統合機構３０は、図１に示すように、モータＭＧ１に接続されたサンギヤ３１、モータＭＧ２に接続されたリングギヤ３２、サンギヤ３１及びリングギヤ３２と噛合する複数のピニオンギヤ３３及びエンジン２０のクランクシャフト２７に接続されピニオンギヤ３３を自転且つ公転自在に保持するキャリヤ３４を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはエンジン２０からの動力をモータＭＧ１側と駆動軸側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ２が電動機として機能するときにはエンジン２０からの動力とモータＭＧ２からの動力を統合して駆動軸に出力する。
【００２６】
モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ４５と電力のやりとりを行う。インバータ４１，４２とバッテリ４５とを接続する電力ライン５８は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線及び負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。また、バッテリ４５は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力により充電されたりモータＭＧ１，ＭＧ２に不足する電力を供給したりする。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータＥＣＵ１４により運転制御されている。モータＥＣＵ１４は、モータＭＧ１，ＭＧ２を運転制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ１４からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力される。モータＥＣＵ１４は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。この回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＭＧ１がサンギヤ３１に接続されていると共にモータＭＧ２がリングギヤ３２に接続されていることから、それぞれサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ及びリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと一致する。モータＥＣＵ１４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を運転制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
【００２７】
バッテリ４５は、ここではニッケル水素バッテリを採用しており、モータＭＧ１，ＭＧ２へ電力を供給したり減速時にモータＭＧ１，ＭＧ２からの回生エネルギを電力として蓄えたりする役割を果たす。バッテリＥＣＵ４６には、バッテリ４５を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ４５の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ４５の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ４５に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ４５の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ４６では、バッテリ４５を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値や電圧センサにより検出された端子間電圧に基づいて残容量（ＳＯＣ（State of Charge））も演算している。
【００２８】
ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２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、各種処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、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，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，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などが入力ポートを介して入力される。ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。
【００２９】
次に、こうして構成された本実施形態のハイブリッド自動車１０のハイブリッドＥＣＵ７０によって実行されるハイブリッド制御ルーチンについて、図３のフローチャートに基づいて説明する。ハイブリッド制御ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶され、所定タイミングごとに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ、バッテリＥＣＵ４６により演算されるＳＯＣなど制御に必要な信号を入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに要求される要求動力Ｐｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求動力Ｐｒ＊は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めてトルク設定マップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、トルク設定マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出し、これとリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（車速Ｖと換算係数ｒを乗じたもの）との積として算出するものとした。なお、トルク設定マップの一例を図４に示す。
【００３０】
続いて、バッテリ４５の充放電量Ｐｂ＊（充電側を正とする）を設定する（ステップＳ１２０）。バッテリ４５の充放電量Ｐｂ＊は、基本的にはバッテリ４５のＳＯＣが適正値（例えば６０〜７０％）となるように設定される。要求動力Ｐｒ＊と充放電量Ｐｂ＊とが設定されると、両者の和をとりエンジン２０が出力すべきエンジン目標出力Ｐｅ＊を設定する（ステップＳ１３０）。
【００３１】
続いて、エンジン目標出力Ｐｅ＊を出力可能なエンジン２０の運転ポイント（トルクと回転数により定まるポイント）のうちエンジン２０が最も効率よく運転できる最適運転ポイントをエンジン２０の目標トルクＴｅ＊、目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ１４０）。エンジン目標出力Ｐｅ＊を出力可能な運転ポイントのうちエンジン２０が効率よく運転できる最適運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する様子を図５に示す。図中、曲線Ａはエンジン最適動作ラインであり、曲線Ｂはエンジン目標出力Ｐｅ＊における動力一定曲線である。ここで、動力はトルクと回転数の積で表されるから、動力一定曲線Ｂは反比例型のグラフになる。図示するように、エンジン最適動作ラインＡとエンジン目標出力Ｐｅ＊の動力一定曲線Ｂとの交点である最適運転ポイントでエンジン２０を運転すれば、エンジン２０からエンジン目標出力Ｐｅ＊を効率よく出力することができる。ここでは、エンジン目標出力Ｐｅ＊と最適運転ポイントの関係を予め実験などにより求めてマップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン目標出力Ｐｅ＊が与えられるとマップから対応する最適運転ポイントの回転数とトルクとを導出して目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとした。なお、エンジン目標出力Ｐｅ＊が、最小要求動力Ｐｒｅｆ（エンジン２０がこれを下回る動力を出力するとすればハイブリッド自動車１０のシステム全体の効率が低下することを考慮して経験的に定められた値）を下回る場合には、エンジン２０の目標出力Ｐｅ＊をゼロに再設定する。
【００３２】
さて、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とが設定されると、エンジン２０の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とにより次式（１）を用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定し（ステップＳ１５０）、エンジン２０の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとにより次式（２）を用いてモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定すると共にエンジン２０の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと要求トルクＴｒ＊とにより次式（３）を用いてモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。
Ｎｍ１＊＝（１＋ρ）×Ｎｅ＊／ρ−Ｎｒ／ρ … （１）
Ｔｍ１＊＝−Ｔｅ＊×ρ／（１＋ρ） … （２）
Ｔｍ２＊＝Ｔｒ＊−Ｔｅ＊×１／（１＋ρ） … （３）
【００３３】
図６はこのときの共線図である。この共線図では縦軸は各回転軸の回転数を表し横軸は各ギヤのギヤ比を表す。サンギヤ軸３１ａ（図中のＳ）とリングギヤ軸３２ａ（図中のＲ）を両端に取り、この区間を１：ρに内分する位置をキャリヤ軸つまりクランクシャフト２７（図中のＣ）とし、各位置Ｓ，Ｃ，Ｒに対応して回転数Ｎｓ，Ｎｃ，Ｎｒをプロットする。動力分配統合機構３０は遊星歯車機構であるため、このようにプロットされた３点は同一直線上に並ぶという性質を有しており、この直線を動作共線という。したがって、動作共線を用いることにより３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができる。リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）は車速Ｖに基づいて決まるので、キャリヤ軸の回転数Ｎｃ（エンジン２０の回転数Ｎｅ）が決まればサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が比例配分によって決まり、前式（１）のようになる。また、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示すと、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。ここで、エンジン２０のクランクシャフト２７に作用するトルクＴｅを位置Ｃで動作共線に上向きのベクトルとして表し、リングギヤ軸３２ａに作用するトルクＴｒを位置Ｒで下向きのベクトルとして表す。なお、ベクトルの方向は作用させるトルクの方向を表す。このとき、剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクＴｅを両端の位置Ｓ，Ｒに分配すると、位置Ｓでの分配トルクＴｅｓは上向きでＴｅ×ρ／（１＋ρ）という大きさとなり、位置Ｒでの分配トルクＴｅｒは上向きでＴｅ×１／（１＋ρ）という大きさになる。この状態で動作共線が剛体として釣り合いがとれているから、モータＭＧ１に作用すべきトルクＴｍ１は分配トルクＴｅｓと方向が逆で大きさが同じトルクとなり、モータＭＧ２に作用すべきトルクＴｍ２はトルクＴｒと分配トルクＴｅｒとの差分のトルクとなる。
【００３４】
さて、エンジン２０の目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および目標トルクＴｍ１＊、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定したあと、各種の目標値をエンジンＥＣＵ５０，モータＥＣＵ１４に指令し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４は、ハイブリッドＥＣＵ７０から入力したこれらの目標値に基づいてエンジン２０やモータＭＧ、１ＭＧ２の運転制御を行う。
【００３５】
次に、エンジンＥＣＵ５０によるエンジン制御について説明する。エンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０が目標回転数Ｎｅ＊で回転して目標トルクＴｅ＊を出力するような空気量を決定し、その空気量に見合ったスロットル開度となるようにアクチュエータ２２ａによりスロットルバルブ２２を作動する。また、エアフローメータ２８により検出される単位時間あたりの吸入空気量Ｑをエンジン回転数Ｎｅで除して得られる筒内空気量（Ｑ／Ｎｅ）に基づいて空燃比制御を実行して燃料噴射量Ｆｉｎｊを演算し、この燃料噴射量Ｆｉｎｊに見合った燃料噴射時間だけインジェクタ２３を開弁して燃料を噴射し、その後吸気バルブ２４から吸入された混合気に着火すべくイグニションコイル２９に高電圧を印加して点火プラグ２５に火花を発生させる、という制御を実行する。これにより、燃焼エネルギが発生してピストン２６が上下動し、この上下動が回転運動となってクランクシャフト２７に伝達される。
【００３６】
ここで、エンジンＥＣＵ５０の空燃比制御について、図９及び図１０に基づいて詳説する。図９は、上流側排気センサ６５のセンサ出力値ＶＡＦに基づいて実行されるメイン空燃比制御ルーチンのフローチャートであり、図１０は、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づいて実行されるサブ空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【００３７】
まず、メイン空燃比制御ルーチンについて説明する。メイン空燃比制御ルーチンは、エンジンＥＣＵ５０によって所定のクランク角ごとに繰り返し実行される。このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ５０は、まず、フィードバック条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、フィードバック条件としては、冷却水温センサ５９によって検出された冷却水温が所定温度以上であること、エンジン始動中でないこと、エンジン始動後の燃料増量中でない等の複数の条件が挙げられ、これらの条件をすべて満足するときにフィードバック条件が成立すると判定される。フィードバック条件が成立しないときには、フィードバック制御ではなくオープンループ制御を実行し（ステップＳ２２８）、本ルーチンを終了する。オープンループ制御では、例えば筒内空気量（Ｑ／Ｎｅ）と理論空燃比とから算出される目標燃料量Ｆ＊をそのまま燃料噴射量Ｆｉｎｊとしてインジェクタ２３を駆動する。
【００３８】
一方、ステップＳ２００でフィードバック条件が成立したときには、上流側排気センサ６５のセンサ出力値ＶＡＦを読み込み（ステップＳ２０２）、更に後述するサブ空燃比制御により算出される上流側排気センサ出力補正量ＤＶを読み込む（ステップＳ２０４）。そして、上流側排気センサ出力補正量ＤＶがゼロか否かを判定し（ステップＳ２０６）、上流側排気センサ出力補正量ＤＶがゼロのときには、サブ空燃比制御が実行されていないとみなしてセンサ出力値ＶＡＦに上流側排気センサ出力補正学習値ＤＶｌｒｎを加算した値を新たなセンサ出力値ＶＡＦとし（ステップＳ２０８）、上流側排気センサ出力補正量ＤＶがゼロでないときには、サブ空燃比制御が実行されたとみなし、センサ出力値ＶＡＦに上流側排気センサ出力補正量ＤＶを加算した値を新たなセンサ出力値ＶＡＦとする（ステップＳ２１０）。この補正により、サブ空燃比フィードバック制御において目標電圧に達するまで、メイン空燃比フィードバック制御による空燃比変動の中心が徐々にシフトしていくことになる。なお、補正量ＤＶは、エンジンＥＣＵ５０のＲＡＭ５３の揮発性領域に保存されているためハイブリッド自動車１０のキーオフにより初期値ゼロにリセットされるが、学習値ＤＶｌｒｎは、ＲＡＭ５３の不揮発性領域に保存されているためハイブリッド自動車１０がキーオフされても消えることはない。
【００３９】
さて、ステップＳ２０８又はステップＳ２１０のあと、補正後のセンサ出力値ＶＡＦを図７の出力特性に照らしてこれに対応する実空燃比を求める（ステップＳ２１２）。続いて、単位時間あたりの吸入空気量Ｑをクランク角センサ６７から得られるエンジン回転数Ｎｅで除した値Ｑ／Ｎｅを筒内空気量としてＲＡＭ５３に保存し（ステップＳ２１４）、この筒内空気量を理論空燃比で除した値を目標燃料量Ｆ＊とする（ステップＳ２１６）。なお、筒内空気量については、今回から数えて過去ｎ回分のデータをＲＡＭ５３に保存するものとする。次に、今回よりｎ回前の筒内空気量をＲＡＭ５３から読み出しこの筒内空気量をステップＳ２１２で求めた実空燃比で除した値を実使用燃料量Ｆとする（ステップＳ２１８）。このようにｎ回前の筒内空気量を用いるのは、今回上流側排気センサ６５のセンサ出力値ＶＡＦから求めた実空燃比は実際の燃焼との時間差を考慮すると今回の値ではなくｎ回前の値（ｎは実験等により経験的に求められる整数）とみるべきだからである。
【００４０】
次に、実使用燃料量Ｆと目標燃料量Ｆ＊との偏差ΔＦを算出し（ステップＳ２２０）、フィードバック燃料補正量ＤＦを次式（４）により求める（ステップＳ２２２）。ここで、式（４）の右辺第１項は比例項でＫ１ｐは比例項ゲインであり、右辺第２項は積分項でＫ１ｉは積分項ゲインである。その後、燃料噴射量Ｆｉｎｊを次式（５）により求め（ステップＳ２２４）、この燃料噴射量Ｆｉｎｊに見合った燃料噴射時間だけインジェクタ２３を開弁して燃料を噴射し（ステップＳ２２６）、本ルーチンを終了する。ここで、式（５）の乗算補正係数αは冷却水温センサ５９からの冷却水温等の基本的な運転状態パラメータによって定まる係数であり、加算補正量βは燃料の壁面付着量の変化等によって定まる補正量である。
ＤＦ＝Ｋ１ｐ×ΔＦ＋Ｋ１ｉ×ΣΔＦ …（４）
Ｆｉｎｊ＝Ｆ＊×α＋ＤＦ＋β …（５）
【００４１】
続いて、サブ空燃比制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、メイン空燃比制御ルーチンよりも長い周期ごとに繰り返し実行される。このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ５０は、ステップＳ２００と同様、フィードバック条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ３００）。そして、フィードバック条件が成立しないときには、上流側排気センサ出力補正量ＤＶにゼロを設定し（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。なお、この補正量ＤＶの初期値はゼロである。一方、ステップＳ３００でフィードバック条件が成立したときには、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯを読み込み（ステップＳ３０２）、このセンサ出力値ＶＯと目標センサ出力電圧ＶＯ＊（本実施形態では０．５０Ｖ）の偏差ΔＶＯを算出し（ステップＳ３０４）、上流側排気センサ出力補正量ＤＶを次式（６）により算出する（ステップＳ３０６）。ここで、次式（６）の右辺第１項は比例項でＫ２ｐは比例項ゲインであり、右辺第２項は積分項でＫ２ｉは積分項ゲインである。
ＤＶ＝Ｋ２ｐ×ΔＶＯ＋Ｋ２ｉ×ΣΔＶＯ …（６）
【００４２】
その後、偏差ΔＶＯが予め定められた所定値未満で収束しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。ここで、所定値は、予め実験等によりこのフィードバック制御を繰り返し実行したときの収束値に基づいて設定されている。そして、ΔＶＯが所定値未満で収束していたときには、ロードロード設定中フラグＦ１がゼロか否かを判定し（ステップＳ３１０）、このロードロード設定中フラグＦ１がゼロのときには、レーシング要求フラグＦ２がゼロか否かを判定し（ステップＳ３１２）、このレーシング要求フラグＦ２がゼロのときには、その他のサブ学習条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３１４）。ここで、ロードロード設定中フラグＦ１は、ハイブリッドＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ５０へロードロード設定中である旨の信号が送信されているときに値１にセットされ、それ以外のときにゼロにリセットされるフラグであり、レーシング要求フラグＦ２は、ハイブリッドＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ５０へレーシング要求がなされているときに値１にセットされそれ以外のときにゼロにリセットされるフラグである。また、その他のサブ学習条件としては、例えば冷却水温センサ５９からの冷却水温が所定水温以上であるとか、メイン空燃比フィードバック制御（ステップＳ２０２〜Ｓ２２６）が実行中である等が挙げられる。
【００４３】
そして、ロードロード設定中フラグＦ１及びレーシング要求フラグＦ２が共にゼロでその他のサブ学習条件も成立していたときには、上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎを今回の上流側排気センサ出力補正量ＤＶに更新し（ステップＳ３１６）、本ルーチンを終了する。一方、ステップ３０８で偏差ΔＶＯが所定値未満で収束していないか、ステップＳ３１０でロードロード設定中フラグＦ１が値１であるか、ステップＳ３１２でレーシング要求フラグＦ２が値１であるか、その他のサブ学習条件のいずれかが不成立だったときには、学習値ＤＶｌｒｎを更新することなく、そのまま本ルーチンを終了する。
【００４４】
ここで、ロードロード設定について図１１に基づいて説明する。図１１はロードロード設定中の様子を表す説明図である。シャシダイナモメータ１１０は、１０モード等のパターン走行試験を室内で行うとき等に利用される装置である。パターン走行試験は、シャシダイナモメータ１１０の回転ローラ１１２の上にハイブリッド自動車１０の駆動輪１９，１９を載せ従動輪を固定した状態で行うが、実際の路上走行状態と同じ状態にするために、回転ローラ１１２には走行抵抗（ロードロード）に相当する負荷が加えられる。この負荷を設定するときに、ロードロード設定中であることがハイブリッドＥＣＵ７０に入力されると、ハイブリッドＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ５０へロードロード設定中である旨の信号が送信されるため、ロードロード設定中フラグＦ１が値１にセットされる。ロードロード設定中は、シャシダイナモメータ１１０の回転ローラ１１２によりハイブリッド自動車１０の車速が１００ｋｍ／ｈとなるまで駆動輪１９，１９を回転させ、その後駆動輪１９，１９を惰性で回転させてから停止するまでの様子を調べることにより、車速Ｖと負荷Ｎの関係式（例えばＮ＝ａＶ2＋ｂＶ＋ｃ）を求める。このときの様子を図１１のグラフに示す。ここで、ハイブリッド自動車１０は、上述したようにモータＭＧ１，ＭＧ２及びエンジン２０をギヤの噛合により接続する動力分配統合機構３０を有しており、この動力分配統合機構３０のリングギヤ軸３２ａはクラッチを介さずに駆動軸１７と接続されている。このため、ロードロード設定中は、エンジン２０、モータＭＧ１，ＭＧ２及び動力分配統合機構３０を保護すべく、車速１００ｋｍ／ｈではエンジン回転数が２５００ｒｐｍ程度となるように制御し、停止時にはエンジン回転数がアイドル回転数となるように制御し、車速１００ｋｍ／ｈからゼロまでの区間では車速に応じてエンジン回転数が２５００ｒｐｍ程度からアイドル回転数までの間に制御する。
【００４５】
図１２はロードロード設定中のときの共線図である。図１２において、例えば点線のようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（＝リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）が大きいときにエンジン回転数ＮｅがゼロだとするとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１（＝サンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ）が負側に大きくなりすぎて過回転になるため、実線のようにエンジン回転数Ｎｅをアイドル回転数から２５００ｒｐｍ程度までの間に制御してモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の過回転を防止する。このとき、エンジン２０はアイドル運転状態（無負荷状態）であるかアイドル時よりわずかに吸入空気量が多い小空気量状態であるから、排気は少量であり、下流側排気センサ６６のガス交換性が悪化するためセンサ出力値ＶＯは実際の排気を反映しにくくなる。したがって、ロードロード設定中フラグＦ１が値１にセットされているときには、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づく上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎの更新を禁止して、誤学習が行われるのを防止している。なお、ロードロード設定は、出荷検査のとき等に実施される。
【００４６】
次に、レーシング状態について説明する。停車中に運転者がアクセルペダル８３をあおると、エンジン回転数もそれにつれて上がる。この状態をレーシング状態という。ここで、ハイブリッド自動車１０は、上述したようにモータＭＧ１，ＭＧ２及びエンジン２０をギヤの噛合により接続する動力分配統合機構３０を有しており、この動力分配統合機構３０のリングギヤ軸３２ａはクラッチを介さずに駆動軸１７と接続されている。このため、レーシング状態では、エンジン回転数が高くなりすぎると、エンジン２０に連れ回されるモータＭＧ１が過回転になるおそれがあるため、エンジン回転数を２５００〜３０００ｒｐｍ程度までしか回さないように制御している。ここで、図１３はレーシング状態の共線図である。図１３において、例えば点線のようにエンジン回転数Ｎｅを高くするとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正側に大きくなりすぎて過回転になるため、実線のようにエンジン回転数Ｎｅを２５００〜３０００ｒｐｍ程度までに抑えてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の過回転を防止する。このときも、エンジン２０はアイドル運転状態（無負荷状態）であるかアイドル時よりわずかに吸入空気量が多い小空気量状態であるから、排気は少量であり、下流側排気センサ６６のガス交換性が悪化するためセンサ出力値ＶＯは実際の排気を反映しにくくなる。したがって、レーシング要求フラグＦ２が値１にセットされているときには、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づく上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎの更新を禁止して、誤学習が行われるのを防止している。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、ハイブリッド自動車１０がロードロード設定中のときやレーシング状態のときのようにエンジン２０が無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側排気センサ６６の周囲のガス交換が十分に行われずセンサ出力値ＶＯが実際の排気を正確に反映していないことがあるため、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づく上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎの更新を禁止して、誤学習が行われるのを防止している。この結果、下流側排気センサ６６に起因する制御の乱れを抑制することができる。
【００４８】
また、上流側排気センサ６５としてＡ／Ｆセンサを用いているが、このＡ／Ｆセンサのセンサ出力値ＶＡＦから実空燃比が得られるため、得られた実空燃比が目標空燃比に合致するようメイン空燃比制御を行うことにより精度よく空燃比を制御することができる。一方、下流側排気センサ６６としてＯ２センサを用いているが、Ｏ２センサは経時変化が少なく応答性がよいため、このＯ２センサのセンサ出力値ＶＯ２に基づいてＡ／Ｆセンサの個体差や経時変化に伴うズレを解消することにより精度よく迅速にＡ／Ｆセンサのセンサ出力値を補正することができる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００５０】
例えば、上述した実施形態では、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づいて空燃比制御に反映される空燃比学習値の更新を行う場合を例に挙げて説明したが、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づいて排気浄化触媒６１の劣化診断を行うものであってもよい。具体的には、上流側排気センサ６５にもＯ２センサを採用し、上流側排気センサ６５のセンサ出力がリッチ側のときには燃料噴射量を徐々に減らすように制御しリーン側のときには燃料噴射量を徐々に増やすように制御する。そして、一定時間内で、上流側排気センサ６５のセンサ出力がリッチ・リーンに反転する反転回数Ｘと、下流側排気センサ６６のセンサ出力がリッチ・リーンに反転する反転回数Ｙとを求め、比Ｘ／Ｙに基づいて触媒劣化の診断を行う。例えば、比Ｘ／Ｙが所定のしきい値以下のときには下流側排気センサ６６の触媒劣化ありと判定する。このとき、ロードロード設定中フラグＦ１が値１のときやレーシング要求フラグＦ２が値１のときなどのようにエンジン５０が無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側排気センサ６６の周囲のガス交換が十分に行われずセンサ出力値ＶＯが実際の排気を正確に反映していないことがあり、その結果反転回数Ｙの精度が低くなっていることがあるため、触媒劣化の診断を禁止するようにする。こうすれば、下流側排気センサ６６に起因する診断の乱れを抑制することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、パラレル型とシリアル型とを混成したハイブリッド自動車に本発明のエンジン制御システムを適用した例を説明したが、駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車であれば特にこれに限定されず、例えばパラレル型のハイブリッド車に本発明を適用してもよいし、シリーズ型のハイブリッド車に本発明を適用してもよい。
【００５２】
更に、上述した実施形態では、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに出力するものについて説明したが、図１４に示すように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪１９，１９）とは異なる車軸（図１４における車輪１１９，１１９に接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】ハイブリッド自動車の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジンの構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】アクセル開度と車速と目標トルクとの関係を示すマップである。
【図５】最適運転ポイントを設定する様子を表す説明図である。
【図６】代表的な動作共線の説明図である。
【図７】Ａ／Ｆセンサの出力特性の一例を表す説明図である。
【図８】Ｏ２センサの出力特性の一例を表す説明図である。
【図９】メイン空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】サブ空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】ロードロード設定中の様子を表す説明図である。
【図１２】ロードロード設定中のときの共線図である。
【図１３】レーシング状態のときの共線図である。
【図１４】他のハイブリッド自動車の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ ハイブリッド自動車、１４ モータＥＣＵ、１５ チェーンベルト、１７ 駆動軸、１８ デファレンシャルギヤ、１９ 駆動輪、１９ａ 車軸、２０ エンジン、２１ エアクリーナ、２２ スロットルバルブ、２２ａ アクチュエータ、２２ｂ スロットルポジションセンサ、２３ インジェクタ、２４ 吸気バルブ、２５ 点火プラグ、２６ ピストン、２７ クランクシャフト、２８ エアフローメータ、２９ イグニションコイル、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３１ａ サンギヤ軸、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリヤ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ バッテリ、５０ エンジンＥＣＵ、５８ 電力ライン、５９ 冷却水温センサ、６０ 触媒コンバータ、６１ 排気浄化触媒、６４ 排気管、６５ 上流側排気センサ、６６ 下流側排気センサ、６７ クランク角センサ、７０ ハイブリッドＥＣＵ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１１０ シャシダイナモメータ、１１２ 回転ローラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン制御システム及びそれを搭載した車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動軸に対するエンジン及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車では、種々のエンジン制御が実行されている。このようなエンジン制御の一つとして、特許文献１では、エンジンの排気エミッションを低減させるために、混合気の空燃比が理論空燃比となるように空燃比フィードバック制御を実行している。この空燃比フィードバック制御においては、エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒の上流に設置した上流側排気センサの出力値に基づいて制御を行うが、この上流側排気センサの経時変化や製造誤差などが原因となって、空燃比フィードバック補正係数の中心値にズレが生じることがある。そこで、このズレを補正するための空燃比学習値を求めるようにし、この空燃比学習値を空燃比フィードバック制御に反映させている。また、特許文献２のように、経時に伴い排気浄化触媒が劣化して浄化機能が低下することから、触媒劣化の診断を行うこともある。このような空燃比学習や触媒劣化診断は、排気浄化触媒の下流に設置した下流側排気センサの出力値に基づいて行われる。
【特許文献１】特開２０００−２９１４７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１０４６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エンジンとモータと駆動軸とがクラッチ機構を介さずに機械的に接続されているハイブリッド自動車では、ロードロード（Ｒｏａｄ Ｌｏａｄ）の設定中やレーシング状態のときには、エンジンは無負荷運転状態又は低負荷運転状態となり、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気中の酸素濃度を正確に反映していないことがあり、その結果、空燃比学習や触媒劣化診断を十分な精度で行えないことがあった。
【０００４】
具体的には、ロードロード設定中は、通常の自動車ではシフトポジションをニュートラルにして行うが、この種のハイブリッド自動車ではクラッチ機構がないためエンジンの回転数制御を行い、アイドル運転時の吸入空気量をわずかに上回る程度の空気量となるようにしている。また、レーシング状態のときには、通常の自動車ではアクセル開度が大きくなるにつれてエンジン回転数を５０００〜６０００ｒｐｍ程度まで上げることができるが、この種のハイブリッド自動車ではアクセル開度が大きくなるにつれてエンジン回転数を大きくするとモータが過回転するおそれがあるため、エンジンの回転数を２５００〜３０００ｒｐｍ程度にしている。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができるエンジン制御システムを提供することを目的の一つとする。また、そのようなエンジン制御システムを搭載した車両を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のエンジン制御システムは、
駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態であるか否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止する制御禁止手段と、
を備えたものである。
【０００８】
このエンジン制御システムは、駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるものである。このエンジン制御システムでは、下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御を実行するが、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態のときには、この下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止する。したがって、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができる。
【０００９】
なお、制御禁止制御手段は、所定の運転状態であると判定されたとき、下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御をすべて禁止してもよいし、一部を禁止し残りを実行してもよい。また、「下流側排気センサ」は、排気中に含まれる成分の濃度（例えば酸素濃度）に応じて出力値が変化するセンサであり、例えば、出力値が空燃比と略リニアな関係となるＡ／Ｆセンサであってもよいし、出力値が理論空燃比を境に大きく変化するＯ２センサであってもよい。
【００１０】
本発明のエンジン制御システムは、駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、前記駆動軸に対する前記エンジンの動力及び前記モータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流側に設置された上流側排気センサと、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記上流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記エンジンの空燃比制御を実行する空燃比制御手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行する浄化関連制御実行手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記浄化関連制御実行手段による制御を禁止する制御禁止手段と、
を備えたものとしてもよい。
【００１１】
このエンジン制御システムは、駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるものである。このエンジン制御システムでは、上流側排気センサのセンサ出力値に基づいてエンジンの空燃比制御を実行する。また、下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行するが、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態のときには、この排気浄化触媒の浄化に関わる制御を禁止する。したがって、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができる。
【００１２】
ここで、「上流側排気センサ」及び「下流側排気センサ」は、排気中に含まれる成分の濃度（例えば酸素濃度）に応じて出力値が変化するセンサであり、例えば、出力値が空燃比と略リニアな関係となるＡ／Ｆセンサであってもよいし、出力値が理論空燃比を境に大きく変化するＯ２センサであってもよい。
【００１３】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記空燃比制御に反映される空燃比学習値の更新を行う手段であってもよい。こうすれば、上流側排気センサの出力値に基づく空燃比制御において上流側排気センサの経時変化や個体差などが原因となってズレが生じたときに、下流側排気センサの出力値に基づいてそのズレを補正する学習値を算出して空燃比制御に反映させることができる。また、所定の運転状態のときには、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映していないことがあるため、空燃比学習値の更新を禁止することにより、下流側排気センサに起因する空燃比制御の乱れを抑制することができる。
【００１４】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の劣化診断を行う手段であってもよい。こうすれば、所定の運転状態のときには、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映していないことがあるため、排気触媒の劣化診断を禁止することにより、下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができる。
【００１５】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記所定の運転状態を、前記エンジンが所定の無負荷運転状態又は小空気量運転状態としてもよい。所定の無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことがあるため、本発明を適用する意義が高い。
【００１６】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記所定の運転状態を、ロードロード設定中の状態としてもよい。ハイブリッド自動車ではロードロード設定中はエンジンが無負荷運転状態又は小空気量運転状態になり、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことがあるため、本発明を適用する意義が高い。
【００１７】
本発明のエンジン制御システムにおいて、前記所定の運転状態を、レーシング状態としてもよい。ハイブリッド自動車ではレーシング状態ではエンジンが無負荷運転状態又は小空気量運転状態になり、下流側排気センサの周囲のガス交換が十分に行われず下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことがあるため、本発明を適用する意義が高い。
【００１８】
本発明の車両は、上述したいずれかのエンジン制御システムを搭載し、前記駆動軸が車軸に接続されてなるものである。この車両では、上述したいずれかのエンジン制御システムを搭載しているから、本発明のエンジン制御システムが奏する効果、例えば、下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態のときには、この下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止して下流側排気センサに起因する制御の乱れを抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施形態であるハイブリッド自動車１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は実施形態のハイブリッド自動車１０が搭載するエンジン２０の構成の概略を示す構成図である。この実施形態のハイブリッド自動車１０は、図１に示すように、燃料を燃焼した燃焼エネルギを運動エネルギに変換するエンジン２０と、エンジンシステム全体をコントロールするエンジン用電子制御ユニット（エンジンＥＣＵ）５０と、エンジン２０の出力軸としてのクランクシャフト２７に接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続された発電可能なモータＭＧ１，ＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の発電及び駆動を制御するモータ用電子制御ユニット（モータＥＣＵ）１４と、モータＭＧ１，ＭＧ２と電力のやりとりを行うバッテリ４５と、動力分配統合機構３０に接続された軸にチェーンベルト１５を介して接続された駆動軸１７と、ハイブリッドシステム全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット（ハイブリッドＥＣＵ）７０とを備える。なお、駆動軸１７はデファレンシャルギヤ１８を介して駆動輪１９，１９の車軸１９ａに接続されている。また、ハイブリッド自動車１０は、図２に示すように、更にエンジン２０の下流側に、排気を浄化する触媒コンバータ６０、混合気の空燃比に応じて出力値が変化する上流側排気センサ６５、空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が変化する下流側排気センサ６６などを備える。
【００２０】
エンジン２０は、例えばガソリンなどの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図２に示すように、エアクリーナ２１により清浄された空気をスロットルバルブ２２を介して吸入すると共にインジェクタ２３からガソリンを噴射して吸入された空気とガソリンとを混合し、この混合気を吸気バルブ２４を介して燃焼室に吸入し、点火プラグ２５による電気火花によって爆発燃焼させた燃焼エネルギにより押し下げられるピストン２６の往復運動をクランクシャフト２７が回転する運動エネルギに変換する。このクランクシャフト２７には１０°ＣＡごとにパルスを出力するクランク角センサ６７が取り付けられている。スロットルバルブ２２は、吸気管の断面に対する傾斜角度（開度）が変化することにより吸気管を通過する空気量を調節するバルブであり、アクチュエータ２２ａにより電気的に開度が変化するように構成されている。このアクチュエータ２２ａは、ロータリ式電磁ソレノイドによって構成されている。そして、スロットルバルブ２２は、このソレノイドに対する印加電圧をデュ−ティ制御することにより回動されて開度調節される。このスロットルバルブ２２の開度は、スロットルポジションセンサ２２ｂからエンジンＥＣＵ５０へ出力される。エンジン２０からの排気は、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触媒コンバータ６０を介して車外へ排出される。
【００２１】
触媒コンバータ６０は、排気管６４に接続され排気浄化触媒６１が充填されたものである。排気浄化触媒６１として用いられる三元触媒は、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）などの酸化触媒と、ロジウム（Ｒｈ）などの還元触媒と、セリア（ＣｅＯ2）などの助触媒などで構成される。そして、酸化触媒の作用により排気に含まれるＣＯやＨＣが水（Ｈ2Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ2）に浄化され、還元触媒の作用により排気に含まれるＮＯｘが窒素（Ｎ2）や酸素（Ｏ2）などに浄化される。この三元触媒では、混合気の空燃比が理論空燃比近傍のいわゆるウインドウ領域のときに還元触媒によるＮＯｘの吸着・分解反応とその際に生成する酸化成分によるＨＣ，ＣＯの酸化反応とがバランスよく進み、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘのすべてに対して高い浄化率を示す。ここで、ＣｅＯ2は、セリウム（Ｃｅ）の価数が３価と４価との間で可逆的に変化する性質を持つため、排気がリーン雰囲気のときには３価から４価に変化して排気から酸素を吸蔵し、排気がリッチ雰囲気のときには４価から３価に変化して排気へ酸素を放出する。これにより、酸化触媒や還元触媒の近傍の雰囲気が大きく変動することがないので、結果的にウインドウ領域が拡がる。
【００２２】
上流側排気センサ６５は、排気管６４のうち触媒コンバータ６０の上流に設置され空燃比に応じて出力値が変化するＡ／Ｆセンサであり、本実施形態では空燃比に応じてセンサ出力が略リニアに変化する全領域空燃比センサを採用している。Ａ／Ｆセンサの出力特性の一例を図７に示す。この図７から明らかなように、この上流側排気センサ６５は、出力電圧から直接空燃比を求めることができる。なお、上流側排気センサ６５は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００２３】
下流側排気センサ６６は、排気管６４のうち触媒コンバータ６０の下流に設置され空燃比がリッチかリーンかに応じて出力値が急激に変化するＯ２センサであり、本実施形態では電解質であるジルコニアを大気に接触する基準電極と排気に接触する測定電極とで挟み両電極の酸素濃度差に応じた起電力を生じるジルコニア酸素センサを採用している。Ｏ２センサの出力特性の一例を図８に示す。この図８から明らかなように、この下流側排気センサ６６は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５〜１４．７）を境に出力電圧がリッチ側で約１Ｖ、リーン側で約０Ｖとなるため、適切なスライスレベル（例えば０．５０Ｖ）を設定して出力電圧とスライスレベルとの大小を比較することにより触媒コンバータ６０の下流に排出される排気がリッチなのかリーンなのかを判別することができる。なお、この下流側排気センサ６６は、電気的にエンジンＥＣＵ５０に接続されている。
【００２４】
エンジンＥＣＵ５０は、ＣＰＵ５１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、処理プログラムを記憶したＲＯＭ５２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５３と、入出力ポート（図示せず）とを備える。このエンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０の状態を検出する種々のセンサからの信号が入力ポートを介して入力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０には、スロットルポジションセンサ２２ｂからのスロットル開度、エンジン２０の吸入空気量を検出するエアフローメータ２８からの吸入空気量、冷却水温センサ５９からのエンジン２０の冷却水温、上流側排気センサ６５からの信号、下流側排気センサ６６からの信号、クランク角センサ６７からのパルス信号などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンＥＣＵ５０からは、エンジン２０を駆動するための種々の制御信号が図示しない出力ポートを介して出力されている。具体的には、エンジンＥＣＵ５０からは、スロットルバルブ２２を駆動するアクチュエータ２２ａへの駆動信号、インジェクタ２３への駆動信号、点火プラグ２５に電気火花を発生させるイグナイタと一体化されたイグニションコイル２９への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンＥＣＵ５０は、ハイブリッドＥＣＵ７０と電気的に接続され、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によりエンジン２０を運転制御すると共に必要に応じてエンジン２０の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
【００２５】
動力分配統合機構３０は、図１に示すように、モータＭＧ１に接続されたサンギヤ３１、モータＭＧ２に接続されたリングギヤ３２、サンギヤ３１及びリングギヤ３２と噛合する複数のピニオンギヤ３３及びエンジン２０のクランクシャフト２７に接続されピニオンギヤ３３を自転且つ公転自在に保持するキャリヤ３４を回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。この動力分配統合機構３０は、モータＭＧ１が発電機として機能するときにはエンジン２０からの動力をモータＭＧ１側と駆動軸側にそのギヤ比に応じて分配し、モータＭＧ２が電動機として機能するときにはエンジン２０からの動力とモータＭＧ２からの動力を統合して駆動軸に出力する。
【００２６】
モータＭＧ１及びモータＭＧ２は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ４１，４２を介してバッテリ４５と電力のやりとりを行う。インバータ４１，４２とバッテリ４５とを接続する電力ライン５８は、各インバータ４１，４２が共用する正極母線及び負極母線として構成されており、モータＭＧ１，ＭＧ２の一方で発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。また、バッテリ４５は、モータＭＧ１，ＭＧ２から生じた電力により充電されたりモータＭＧ１，ＭＧ２に不足する電力を供給したりする。モータＭＧ１，ＭＧ２は、共にモータＥＣＵ１４により運転制御されている。モータＥＣＵ１４は、モータＭＧ１，ＭＧ２を運転制御するために必要な信号、例えばモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ４３，４４からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータＭＧ１，ＭＧ２に印加される相電流等が入力されており、モータＥＣＵ１４からは、インバータ４１，４２へのスイッチング制御信号が出力される。モータＥＣＵ１４は、回転位置検出センサ４３，４４から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンによりモータＭＧ１，ＭＧ２のロータの回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２を計算している。この回転数Ｎｍ１，Ｎｍ２は、モータＭＧ１がサンギヤ３１に接続されていると共にモータＭＧ２がリングギヤ３２に接続されていることから、それぞれサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ及びリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと一致する。モータＥＣＵ１４は、ハイブリッドＥＣＵ７０と通信しており、ハイブリッドＥＣＵ７０からの制御信号によってモータＭＧ１，ＭＧ２を運転制御すると共に必要に応じてモータＭＧ１，ＭＧ２の運転状態に関するデータをハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。
【００２７】
バッテリ４５は、ここではニッケル水素バッテリを採用しており、モータＭＧ１，ＭＧ２へ電力を供給したり減速時にモータＭＧ１，ＭＧ２からの回生エネルギを電力として蓄えたりする役割を果たす。バッテリＥＣＵ４６には、バッテリ４５を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ４５の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ４５の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ４５に取り付けられた図示しない温度センサからの電池温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ４５の状態に関するデータを通信によりハイブリッドＥＣＵ７０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ４６では、バッテリ４５を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値や電圧センサにより検出された端子間電圧に基づいて残容量（ＳＯＣ（State of Charge））も演算している。
【００２８】
ハイブリッドＥＣＵ７０は、ＣＰＵ７２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、各種処理プログラムを記憶したＲＯＭ７４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ７６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。ハイブリッドＥＣＵ７０には、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，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，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などが入力ポートを介して入力される。ハイブリッドＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。
【００２９】
次に、こうして構成された本実施形態のハイブリッド自動車１０のハイブリッドＥＣＵ７０によって実行されるハイブリッド制御ルーチンについて、図３のフローチャートに基づいて説明する。ハイブリッド制御ルーチンは、ハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶され、所定タイミングごとに繰り返し実行される。このルーチンが実行されると、ハイブリッドＥＣＵ７０のＣＰＵ７２は、まず、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ、バッテリＥＣＵ４６により演算されるＳＯＣなど制御に必要な信号を入力し（ステップＳ１００）、入力したアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいてリングギヤ軸３２ａに要求される要求動力Ｐｒ＊を設定する（ステップＳ１１０）。ここで、要求動力Ｐｒ＊は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと要求トルクＴｒ＊との関係を予め求めてトルク設定マップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶しておき、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると、トルク設定マップから対応する要求トルクＴｒ＊を導出し、これとリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（車速Ｖと換算係数ｒを乗じたもの）との積として算出するものとした。なお、トルク設定マップの一例を図４に示す。
【００３０】
続いて、バッテリ４５の充放電量Ｐｂ＊（充電側を正とする）を設定する（ステップＳ１２０）。バッテリ４５の充放電量Ｐｂ＊は、基本的にはバッテリ４５のＳＯＣが適正値（例えば６０〜７０％）となるように設定される。要求動力Ｐｒ＊と充放電量Ｐｂ＊とが設定されると、両者の和をとりエンジン２０が出力すべきエンジン目標出力Ｐｅ＊を設定する（ステップＳ１３０）。
【００３１】
続いて、エンジン目標出力Ｐｅ＊を出力可能なエンジン２０の運転ポイント（トルクと回転数により定まるポイント）のうちエンジン２０が最も効率よく運転できる最適運転ポイントをエンジン２０の目標トルクＴｅ＊、目標回転数Ｎｅ＊として設定する（ステップＳ１４０）。エンジン目標出力Ｐｅ＊を出力可能な運転ポイントのうちエンジン２０が効率よく運転できる最適運転ポイントを目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定する様子を図５に示す。図中、曲線Ａはエンジン最適動作ラインであり、曲線Ｂはエンジン目標出力Ｐｅ＊における動力一定曲線である。ここで、動力はトルクと回転数の積で表されるから、動力一定曲線Ｂは反比例型のグラフになる。図示するように、エンジン最適動作ラインＡとエンジン目標出力Ｐｅ＊の動力一定曲線Ｂとの交点である最適運転ポイントでエンジン２０を運転すれば、エンジン２０からエンジン目標出力Ｐｅ＊を効率よく出力することができる。ここでは、エンジン目標出力Ｐｅ＊と最適運転ポイントの関係を予め実験などにより求めてマップとしてハイブリッドＥＣＵ７０のＲＯＭ７４に記憶しておき、エンジン目標出力Ｐｅ＊が与えられるとマップから対応する最適運転ポイントの回転数とトルクとを導出して目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊として設定するものとした。なお、エンジン目標出力Ｐｅ＊が、最小要求動力Ｐｒｅｆ（エンジン２０がこれを下回る動力を出力するとすればハイブリッド自動車１０のシステム全体の効率が低下することを考慮して経験的に定められた値）を下回る場合には、エンジン２０の目標出力Ｐｅ＊をゼロに再設定する。
【００３２】
さて、目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊とが設定されると、エンジン２０の目標回転数Ｎｅ＊とリングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒと動力分配統合機構３０のギヤ比ρ（サンギヤ３１の歯数／リングギヤ３２の歯数）とにより次式（１）を用いてモータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊を設定し（ステップＳ１５０）、エンジン２０の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρとにより次式（２）を用いてモータＭＧ１の目標トルクＴｍ１＊を設定すると共にエンジン２０の目標トルクＴｅ＊と動力分配統合機構３０のギヤ比ρと要求トルクＴｒ＊とにより次式（３）を用いてモータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定する（ステップＳ１６０）。
Ｎｍ１＊＝（１＋ρ）×Ｎｅ＊／ρ−Ｎｒ／ρ … （１）
Ｔｍ１＊＝−Ｔｅ＊×ρ／（１＋ρ） … （２）
Ｔｍ２＊＝Ｔｒ＊−Ｔｅ＊×１／（１＋ρ） … （３）
【００３３】
図６はこのときの共線図である。この共線図では縦軸は各回転軸の回転数を表し横軸は各ギヤのギヤ比を表す。サンギヤ軸３１ａ（図中のＳ）とリングギヤ軸３２ａ（図中のＲ）を両端に取り、この区間を１：ρに内分する位置をキャリヤ軸つまりクランクシャフト２７（図中のＣ）とし、各位置Ｓ，Ｃ，Ｒに対応して回転数Ｎｓ，Ｎｃ，Ｎｒをプロットする。動力分配統合機構３０は遊星歯車機構であるため、このようにプロットされた３点は同一直線上に並ぶという性質を有しており、この直線を動作共線という。したがって、動作共線を用いることにより３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転数から残余の回転軸の回転数を求めることができる。リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ（モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２）は車速Ｖに基づいて決まるので、キャリヤ軸の回転数Ｎｃ（エンジン２０の回転数Ｎｅ）が決まればサンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ（モータＭＧ１の回転数Ｎｍ１）が比例配分によって決まり、前式（１）のようになる。また、各回転軸のトルクを動作共線に働く力に置き換えて示すと、動作共線が剛体として釣り合いが保たれるという性質を有している。ここで、エンジン２０のクランクシャフト２７に作用するトルクＴｅを位置Ｃで動作共線に上向きのベクトルとして表し、リングギヤ軸３２ａに作用するトルクＴｒを位置Ｒで下向きのベクトルとして表す。なお、ベクトルの方向は作用させるトルクの方向を表す。このとき、剛体に作用する力の分配法則に基づいてトルクＴｅを両端の位置Ｓ，Ｒに分配すると、位置Ｓでの分配トルクＴｅｓは上向きでＴｅ×ρ／（１＋ρ）という大きさとなり、位置Ｒでの分配トルクＴｅｒは上向きでＴｅ×１／（１＋ρ）という大きさになる。この状態で動作共線が剛体として釣り合いがとれているから、モータＭＧ１に作用すべきトルクＴｍ１は分配トルクＴｅｓと方向が逆で大きさが同じトルクとなり、モータＭＧ２に作用すべきトルクＴｍ２はトルクＴｒと分配トルクＴｅｒとの差分のトルクとなる。
【００３４】
さて、エンジン２０の目標トルクＴｅ＊、モータＭＧ１の目標回転数Ｎｍ１＊および目標トルクＴｍ１＊、モータＭＧ２の目標トルクＴｍ２＊を設定したあと、各種の目標値をエンジンＥＣＵ５０，モータＥＣＵ１４に指令し（ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。エンジンＥＣＵ５０やモータＥＣＵ１４は、ハイブリッドＥＣＵ７０から入力したこれらの目標値に基づいてエンジン２０やモータＭＧ、１ＭＧ２の運転制御を行う。
【００３５】
次に、エンジンＥＣＵ５０によるエンジン制御について説明する。エンジンＥＣＵ５０は、エンジン２０が目標回転数Ｎｅ＊で回転して目標トルクＴｅ＊を出力するような空気量を決定し、その空気量に見合ったスロットル開度となるようにアクチュエータ２２ａによりスロットルバルブ２２を作動する。また、エアフローメータ２８により検出される単位時間あたりの吸入空気量Ｑをエンジン回転数Ｎｅで除して得られる筒内空気量（Ｑ／Ｎｅ）に基づいて空燃比制御を実行して燃料噴射量Ｆｉｎｊを演算し、この燃料噴射量Ｆｉｎｊに見合った燃料噴射時間だけインジェクタ２３を開弁して燃料を噴射し、その後吸気バルブ２４から吸入された混合気に着火すべくイグニションコイル２９に高電圧を印加して点火プラグ２５に火花を発生させる、という制御を実行する。これにより、燃焼エネルギが発生してピストン２６が上下動し、この上下動が回転運動となってクランクシャフト２７に伝達される。
【００３６】
ここで、エンジンＥＣＵ５０の空燃比制御について、図９及び図１０に基づいて詳説する。図９は、上流側排気センサ６５のセンサ出力値ＶＡＦに基づいて実行されるメイン空燃比制御ルーチンのフローチャートであり、図１０は、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づいて実行されるサブ空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【００３７】
まず、メイン空燃比制御ルーチンについて説明する。メイン空燃比制御ルーチンは、エンジンＥＣＵ５０によって所定のクランク角ごとに繰り返し実行される。このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ５０は、まず、フィードバック条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、フィードバック条件としては、冷却水温センサ５９によって検出された冷却水温が所定温度以上であること、エンジン始動中でないこと、エンジン始動後の燃料増量中でない等の複数の条件が挙げられ、これらの条件をすべて満足するときにフィードバック条件が成立すると判定される。フィードバック条件が成立しないときには、フィードバック制御ではなくオープンループ制御を実行し（ステップＳ２２８）、本ルーチンを終了する。オープンループ制御では、例えば筒内空気量（Ｑ／Ｎｅ）と理論空燃比とから算出される目標燃料量Ｆ＊をそのまま燃料噴射量Ｆｉｎｊとしてインジェクタ２３を駆動する。
【００３８】
一方、ステップＳ２００でフィードバック条件が成立したときには、上流側排気センサ６５のセンサ出力値ＶＡＦを読み込み（ステップＳ２０２）、更に後述するサブ空燃比制御により算出される上流側排気センサ出力補正量ＤＶを読み込む（ステップＳ２０４）。そして、上流側排気センサ出力補正量ＤＶがゼロか否かを判定し（ステップＳ２０６）、上流側排気センサ出力補正量ＤＶがゼロのときには、サブ空燃比制御が実行されていないとみなしてセンサ出力値ＶＡＦに上流側排気センサ出力補正学習値ＤＶｌｒｎを加算した値を新たなセンサ出力値ＶＡＦとし（ステップＳ２０８）、上流側排気センサ出力補正量ＤＶがゼロでないときには、サブ空燃比制御が実行されたとみなし、センサ出力値ＶＡＦに上流側排気センサ出力補正量ＤＶを加算した値を新たなセンサ出力値ＶＡＦとする（ステップＳ２１０）。この補正により、サブ空燃比フィードバック制御において目標電圧に達するまで、メイン空燃比フィードバック制御による空燃比変動の中心が徐々にシフトしていくことになる。なお、補正量ＤＶは、エンジンＥＣＵ５０のＲＡＭ５３の揮発性領域に保存されているためハイブリッド自動車１０のキーオフにより初期値ゼロにリセットされるが、学習値ＤＶｌｒｎは、ＲＡＭ５３の不揮発性領域に保存されているためハイブリッド自動車１０がキーオフされても消えることはない。
【００３９】
さて、ステップＳ２０８又はステップＳ２１０のあと、補正後のセンサ出力値ＶＡＦを図７の出力特性に照らしてこれに対応する実空燃比を求める（ステップＳ２１２）。続いて、単位時間あたりの吸入空気量Ｑをクランク角センサ６７から得られるエンジン回転数Ｎｅで除した値Ｑ／Ｎｅを筒内空気量としてＲＡＭ５３に保存し（ステップＳ２１４）、この筒内空気量を理論空燃比で除した値を目標燃料量Ｆ＊とする（ステップＳ２１６）。なお、筒内空気量については、今回から数えて過去ｎ回分のデータをＲＡＭ５３に保存するものとする。次に、今回よりｎ回前の筒内空気量をＲＡＭ５３から読み出しこの筒内空気量をステップＳ２１２で求めた実空燃比で除した値を実使用燃料量Ｆとする（ステップＳ２１８）。このようにｎ回前の筒内空気量を用いるのは、今回上流側排気センサ６５のセンサ出力値ＶＡＦから求めた実空燃比は実際の燃焼との時間差を考慮すると今回の値ではなくｎ回前の値（ｎは実験等により経験的に求められる整数）とみるべきだからである。
【００４０】
次に、実使用燃料量Ｆと目標燃料量Ｆ＊との偏差ΔＦを算出し（ステップＳ２２０）、フィードバック燃料補正量ＤＦを次式（４）により求める（ステップＳ２２２）。ここで、式（４）の右辺第１項は比例項でＫ１ｐは比例項ゲインであり、右辺第２項は積分項でＫ１ｉは積分項ゲインである。その後、燃料噴射量Ｆｉｎｊを次式（５）により求め（ステップＳ２２４）、この燃料噴射量Ｆｉｎｊに見合った燃料噴射時間だけインジェクタ２３を開弁して燃料を噴射し（ステップＳ２２６）、本ルーチンを終了する。ここで、式（５）の乗算補正係数αは冷却水温センサ５９からの冷却水温等の基本的な運転状態パラメータによって定まる係数であり、加算補正量βは燃料の壁面付着量の変化等によって定まる補正量である。
ＤＦ＝Ｋ１ｐ×ΔＦ＋Ｋ１ｉ×ΣΔＦ …（４）
Ｆｉｎｊ＝Ｆ＊×α＋ＤＦ＋β …（５）
【００４１】
続いて、サブ空燃比制御ルーチンについて説明する。このルーチンは、メイン空燃比制御ルーチンよりも長い周期ごとに繰り返し実行される。このルーチンが開始されると、エンジンＥＣＵ５０は、ステップＳ２００と同様、フィードバック条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ３００）。そして、フィードバック条件が成立しないときには、上流側排気センサ出力補正量ＤＶにゼロを設定し（ステップＳ３２０）、本ルーチンを終了する。なお、この補正量ＤＶの初期値はゼロである。一方、ステップＳ３００でフィードバック条件が成立したときには、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯを読み込み（ステップＳ３０２）、このセンサ出力値ＶＯと目標センサ出力電圧ＶＯ＊（本実施形態では０．５０Ｖ）の偏差ΔＶＯを算出し（ステップＳ３０４）、上流側排気センサ出力補正量ＤＶを次式（６）により算出する（ステップＳ３０６）。ここで、次式（６）の右辺第１項は比例項でＫ２ｐは比例項ゲインであり、右辺第２項は積分項でＫ２ｉは積分項ゲインである。
ＤＶ＝Ｋ２ｐ×ΔＶＯ＋Ｋ２ｉ×ΣΔＶＯ …（６）
【００４２】
その後、偏差ΔＶＯが予め定められた所定値未満で収束しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。ここで、所定値は、予め実験等によりこのフィードバック制御を繰り返し実行したときの収束値に基づいて設定されている。そして、ΔＶＯが所定値未満で収束していたときには、ロードロード設定中フラグＦ１がゼロか否かを判定し（ステップＳ３１０）、このロードロード設定中フラグＦ１がゼロのときには、レーシング要求フラグＦ２がゼロか否かを判定し（ステップＳ３１２）、このレーシング要求フラグＦ２がゼロのときには、その他のサブ学習条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ３１４）。ここで、ロードロード設定中フラグＦ１は、ハイブリッドＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ５０へロードロード設定中である旨の信号が送信されているときに値１にセットされ、それ以外のときにゼロにリセットされるフラグであり、レーシング要求フラグＦ２は、ハイブリッドＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ５０へレーシング要求がなされているときに値１にセットされそれ以外のときにゼロにリセットされるフラグである。また、その他のサブ学習条件としては、例えば冷却水温センサ５９からの冷却水温が所定水温以上であるとか、メイン空燃比フィードバック制御（ステップＳ２０２〜Ｓ２２６）が実行中である等が挙げられる。
【００４３】
そして、ロードロード設定中フラグＦ１及びレーシング要求フラグＦ２が共にゼロでその他のサブ学習条件も成立していたときには、上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎを今回の上流側排気センサ出力補正量ＤＶに更新し（ステップＳ３１６）、本ルーチンを終了する。一方、ステップ３０８で偏差ΔＶＯが所定値未満で収束していないか、ステップＳ３１０でロードロード設定中フラグＦ１が値１であるか、ステップＳ３１２でレーシング要求フラグＦ２が値１であるか、その他のサブ学習条件のいずれかが不成立だったときには、学習値ＤＶｌｒｎを更新することなく、そのまま本ルーチンを終了する。
【００４４】
ここで、ロードロード設定について図１１に基づいて説明する。図１１はロードロード設定中の様子を表す説明図である。シャシダイナモメータ１１０は、１０モード等のパターン走行試験を室内で行うとき等に利用される装置である。パターン走行試験は、シャシダイナモメータ１１０の回転ローラ１１２の上にハイブリッド自動車１０の駆動輪１９，１９を載せ従動輪を固定した状態で行うが、実際の路上走行状態と同じ状態にするために、回転ローラ１１２には走行抵抗（ロードロード）に相当する負荷が加えられる。この負荷を設定するときに、ロードロード設定中であることがハイブリッドＥＣＵ７０に入力されると、ハイブリッドＥＣＵ７０からエンジンＥＣＵ５０へロードロード設定中である旨の信号が送信されるため、ロードロード設定中フラグＦ１が値１にセットされる。ロードロード設定中は、シャシダイナモメータ１１０の回転ローラ１１２によりハイブリッド自動車１０の車速が１００ｋｍ／ｈとなるまで駆動輪１９，１９を回転させ、その後駆動輪１９，１９を惰性で回転させてから停止するまでの様子を調べることにより、車速Ｖと負荷Ｎの関係式（例えばＮ＝ａＶ2＋ｂＶ＋ｃ）を求める。このときの様子を図１１のグラフに示す。ここで、ハイブリッド自動車１０は、上述したようにモータＭＧ１，ＭＧ２及びエンジン２０をギヤの噛合により接続する動力分配統合機構３０を有しており、この動力分配統合機構３０のリングギヤ軸３２ａはクラッチを介さずに駆動軸１７と接続されている。このため、ロードロード設定中は、エンジン２０、モータＭＧ１，ＭＧ２及び動力分配統合機構３０を保護すべく、車速１００ｋｍ／ｈではエンジン回転数が２５００ｒｐｍ程度となるように制御し、停止時にはエンジン回転数がアイドル回転数となるように制御し、車速１００ｋｍ／ｈからゼロまでの区間では車速に応じてエンジン回転数が２５００ｒｐｍ程度からアイドル回転数までの間に制御する。
【００４５】
図１２はロードロード設定中のときの共線図である。図１２において、例えば点線のようにモータＭＧ２の回転数Ｎｍ２（＝リングギヤ軸３２ａの回転数Ｎｒ）が大きいときにエンジン回転数ＮｅがゼロだとするとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１（＝サンギヤ軸３１ａの回転数Ｎｓ）が負側に大きくなりすぎて過回転になるため、実線のようにエンジン回転数Ｎｅをアイドル回転数から２５００ｒｐｍ程度までの間に制御してモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の過回転を防止する。このとき、エンジン２０はアイドル運転状態（無負荷状態）であるかアイドル時よりわずかに吸入空気量が多い小空気量状態であるから、排気は少量であり、下流側排気センサ６６のガス交換性が悪化するためセンサ出力値ＶＯは実際の排気を反映しにくくなる。したがって、ロードロード設定中フラグＦ１が値１にセットされているときには、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づく上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎの更新を禁止して、誤学習が行われるのを防止している。なお、ロードロード設定は、出荷検査のとき等に実施される。
【００４６】
次に、レーシング状態について説明する。停車中に運転者がアクセルペダル８３をあおると、エンジン回転数もそれにつれて上がる。この状態をレーシング状態という。ここで、ハイブリッド自動車１０は、上述したようにモータＭＧ１，ＭＧ２及びエンジン２０をギヤの噛合により接続する動力分配統合機構３０を有しており、この動力分配統合機構３０のリングギヤ軸３２ａはクラッチを介さずに駆動軸１７と接続されている。このため、レーシング状態では、エンジン回転数が高くなりすぎると、エンジン２０に連れ回されるモータＭＧ１が過回転になるおそれがあるため、エンジン回転数を２５００〜３０００ｒｐｍ程度までしか回さないように制御している。ここで、図１３はレーシング状態の共線図である。図１３において、例えば点線のようにエンジン回転数Ｎｅを高くするとモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１が正側に大きくなりすぎて過回転になるため、実線のようにエンジン回転数Ｎｅを２５００〜３０００ｒｐｍ程度までに抑えてモータＭＧ１の回転数Ｎｍ１の過回転を防止する。このときも、エンジン２０はアイドル運転状態（無負荷状態）であるかアイドル時よりわずかに吸入空気量が多い小空気量状態であるから、排気は少量であり、下流側排気センサ６６のガス交換性が悪化するためセンサ出力値ＶＯは実際の排気を反映しにくくなる。したがって、レーシング要求フラグＦ２が値１にセットされているときには、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づく上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎの更新を禁止して、誤学習が行われるのを防止している。
【００４７】
以上詳述した本実施形態によれば、ハイブリッド自動車１０がロードロード設定中のときやレーシング状態のときのようにエンジン２０が無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側排気センサ６６の周囲のガス交換が十分に行われずセンサ出力値ＶＯが実際の排気を正確に反映していないことがあるため、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づく上流側排気センサ出力補正の学習値ＤＶｌｒｎの更新を禁止して、誤学習が行われるのを防止している。この結果、下流側排気センサ６６に起因する制御の乱れを抑制することができる。
【００４８】
また、上流側排気センサ６５としてＡ／Ｆセンサを用いているが、このＡ／Ｆセンサのセンサ出力値ＶＡＦから実空燃比が得られるため、得られた実空燃比が目標空燃比に合致するようメイン空燃比制御を行うことにより精度よく空燃比を制御することができる。一方、下流側排気センサ６６としてＯ２センサを用いているが、Ｏ２センサは経時変化が少なく応答性がよいため、このＯ２センサのセンサ出力値ＶＯ２に基づいてＡ／Ｆセンサの個体差や経時変化に伴うズレを解消することにより精度よく迅速にＡ／Ｆセンサのセンサ出力値を補正することができる。
【００４９】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００５０】
例えば、上述した実施形態では、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づいて空燃比制御に反映される空燃比学習値の更新を行う場合を例に挙げて説明したが、下流側排気センサ６６のセンサ出力値ＶＯに基づいて排気浄化触媒６１の劣化診断を行うものであってもよい。具体的には、上流側排気センサ６５にもＯ２センサを採用し、上流側排気センサ６５のセンサ出力がリッチ側のときには燃料噴射量を徐々に減らすように制御しリーン側のときには燃料噴射量を徐々に増やすように制御する。そして、一定時間内で、上流側排気センサ６５のセンサ出力がリッチ・リーンに反転する反転回数Ｘと、下流側排気センサ６６のセンサ出力がリッチ・リーンに反転する反転回数Ｙとを求め、比Ｘ／Ｙに基づいて触媒劣化の診断を行う。例えば、比Ｘ／Ｙが所定のしきい値以下のときには下流側排気センサ６６の触媒劣化ありと判定する。このとき、ロードロード設定中フラグＦ１が値１のときやレーシング要求フラグＦ２が値１のときなどのようにエンジン５０が無負荷運転状態又は小空気量運転状態のときには、下流側排気センサ６６の周囲のガス交換が十分に行われずセンサ出力値ＶＯが実際の排気を正確に反映していないことがあり、その結果反転回数Ｙの精度が低くなっていることがあるため、触媒劣化の診断を禁止するようにする。こうすれば、下流側排気センサ６６に起因する診断の乱れを抑制することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、パラレル型とシリアル型とを混成したハイブリッド自動車に本発明のエンジン制御システムを適用した例を説明したが、駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車であれば特にこれに限定されず、例えばパラレル型のハイブリッド車に本発明を適用してもよいし、シリーズ型のハイブリッド車に本発明を適用してもよい。
【００５２】
更に、上述した実施形態では、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａに出力するものについて説明したが、図１４に示すように、モータＭＧ２の動力をリングギヤ軸３２ａが接続された車軸（駆動輪１９，１９）とは異なる車軸（図１４における車輪１１９，１１９に接続された車軸）に接続するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】ハイブリッド自動車の構成の概略を示す構成図である。
【図２】エンジンの構成の概略を示す構成図である。
【図３】ハイブリッド制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】アクセル開度と車速と目標トルクとの関係を示すマップである。
【図５】最適運転ポイントを設定する様子を表す説明図である。
【図６】代表的な動作共線の説明図である。
【図７】Ａ／Ｆセンサの出力特性の一例を表す説明図である。
【図８】Ｏ２センサの出力特性の一例を表す説明図である。
【図９】メイン空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【図１０】サブ空燃比制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】ロードロード設定中の様子を表す説明図である。
【図１２】ロードロード設定中のときの共線図である。
【図１３】レーシング状態のときの共線図である。
【図１４】他のハイブリッド自動車の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０ ハイブリッド自動車、１４ モータＥＣＵ、１５ チェーンベルト、１７ 駆動軸、１８ デファレンシャルギヤ、１９ 駆動輪、１９ａ 車軸、２０ エンジン、２１ エアクリーナ、２２ スロットルバルブ、２２ａ アクチュエータ、２２ｂ スロットルポジションセンサ、２３ インジェクタ、２４ 吸気バルブ、２５ 点火プラグ、２６ ピストン、２７ クランクシャフト、２８ エアフローメータ、２９ イグニションコイル、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３１ａ サンギヤ軸、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリヤ、４１，４２ インバータ、４３，４４ 回転位置検出センサ、４５ バッテリ、５０ エンジンＥＣＵ、５８ 電力ライン、５９ 冷却水温センサ、６０ 触媒コンバータ、６１ 排気浄化触媒、６４ 排気管、６５ 上流側排気センサ、６６ 下流側排気センサ、６７ クランク角センサ、７０ ハイブリッドＥＣＵ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、１１０ シャシダイナモメータ、１１２ 回転ローラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止する制御禁止手段と、
を備えたエンジン制御システム。
【請求項２】
駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、前記駆動軸に対する前記エンジンの動力及び前記モータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流側に設置された上流側排気センサと、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記上流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記エンジンの空燃比制御を実行する空燃比制御手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行する浄化関連制御実行手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記浄化関連制御実行手段による制御を禁止する制御禁止手段と、
を備えたエンジン制御システム。
【請求項３】
前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記空燃比制御に反映される空燃比学習値の更新を行う手段である、請求項２に記載のエンジン制御システム。
【請求項４】
前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の劣化診断を行う手段である、請求項２に記載のエンジン制御システム。
【請求項５】
前記所定の運転状態は、前記エンジンが所定の無負荷運転状態又は小空気量無負荷運転状態である、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン制御システム。
【請求項６】
前記所定の運転状態は、ロードロード設定中の状態である、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン制御システム。
【請求項７】
前記所定の運転状態は、レーシング状態である、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか記載のエンジン制御システムを搭載し、前記駆動軸が車軸に連結されている車両。
【請求項１】
駆動軸に対するエンジンの動力及びモータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づく制御の少なくとも一部を禁止する制御禁止手段と、
を備えたエンジン制御システム。
【請求項２】
駆動軸とエンジンとモータとがクラッチを介さずに機械的に接続され、前記駆動軸に対する前記エンジンの動力及び前記モータの動力の入出力を制御するハイブリッド自動車に搭載されるエンジン制御システムであって、
前記エンジンの排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の上流側に設置された上流側排気センサと、
前記排気浄化触媒の下流側に設置された下流側排気センサと、
前記上流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記エンジンの空燃比制御を実行する空燃比制御手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の浄化に関わる制御を実行する浄化関連制御実行手段と、
前記下流側排気センサのセンサ出力値が実際の排気を正確に反映しないことのある所定の運転状態か否かを判定する運転状態判定手段と、
前記運転状態判定手段によって前記所定の運転状態であると判定されたとき前記浄化関連制御実行手段による制御を禁止する制御禁止手段と、
を備えたエンジン制御システム。
【請求項３】
前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記空燃比制御に反映される空燃比学習値の更新を行う手段である、請求項２に記載のエンジン制御システム。
【請求項４】
前記浄化関連制御実行手段は、前記下流側排気センサのセンサ出力値に基づいて前記排気浄化触媒の劣化診断を行う手段である、請求項２に記載のエンジン制御システム。
【請求項５】
前記所定の運転状態は、前記エンジンが所定の無負荷運転状態又は小空気量無負荷運転状態である、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン制御システム。
【請求項６】
前記所定の運転状態は、ロードロード設定中の状態である、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン制御システム。
【請求項７】
前記所定の運転状態は、レーシング状態である、請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか記載のエンジン制御システムを搭載し、前記駆動軸が車軸に連結されている車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−６３８２２（Ｐ２００６−６３８２２Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４４７６４（Ｐ２００４−２４４７６４）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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