JP6637481B2

JP6637481B2 - 車両用制御装置

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Publication number: JP6637481B2
Application number: JP2017249380A
Authority: JP
Inventors: 正樹小室; 雅広小野
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: CN109958514B; CN109958514A; US11338793B2; JP2019113044A; US20190193717A1; DE102018128680A1

Description

本発明は、排気系に触媒を備えた車両に適用される車両用制御装置に関する。

エンジンの排気系には触媒が設けられており、排気系を流れる排出ガスは触媒によって浄化される。触媒による排出ガスの浄化性能を確保する観点から、排気系に設けられるＯ₂センサ等を用いて、定期的に触媒の劣化状態を診断することが求められている（特許文献１参照）。

特開２０００−１９９４２５号公報

ところで、触媒の劣化診断を行う際には、所定時間に渡ってエンジンの空燃比をリーン側に制御した後に、所定時間に渡って空燃比をリッチ側に制御することが考えられる。しかしながら、乗員のアクセル操作やブレーキ操作によっては、エンジンの空燃比を所定状態に維持することができずに、触媒の劣化診断が途中で止められてしまう虞がある。このように、触媒の劣化診断が中止された場合には、機会を改めて劣化診断を実行することが必要であるが、何度も劣化診断を繰り返すことは燃料噴射を不要に増加させる要因となっていた。このため、触媒の劣化診断が途中で中止されることのないように、適切なタイミングで劣化診断を実行することが求められている。

本発明の目的は、適切なタイミングで触媒の劣化診断を行うことにある。

本発明の車両用制御装置は、エンジンの排気系に触媒を備えた車両に適用され、車両減速時に前記触媒の劣化診断を実行する車両用制御装置であって、前記触媒の劣化診断を実行する際に、前記エンジンの空燃比をリーン側に制御してからリッチ側に制御するエンジン制御部と、車両減速時の減速度が大きい場合には、前記触媒の劣化診断の実行を禁止する一方、車両減速時の減速度が小さい場合には、前記触媒の劣化診断の実行を許可する診断開始判定部と、前記車両の走行モードを、前記エンジンを作動させるエンジン走行モードと、前記エンジンを停止させて走行用モータを作動させるモータ走行モードと、に切り替える走行モード切替部と、を有し、前記走行モード切替部は、前記エンジン走行モードでの車両減速時に、前記触媒の劣化診断の実行が禁止された場合には、走行モードを前記モータ走行モードに切り替える一方、前記エンジン走行モードでの車両減速時に、前記触媒の劣化診断の実行が許可された場合には、走行モードを前記エンジン走行モードに維持する。

本発明によれば、車両減速時の減速度が大きい場合には、触媒の劣化診断の実行が禁止される一方、車両減速時の減速度が小さい場合には、触媒の劣化診断の実行が許可される。これにより、適切なタイミングで触媒の劣化診断を行うことができる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置が適用されるハイブリッド車両を示す概略図である。車両用制御装置の制御系の一例を示す概略図である。（ａ）および（ｂ）は、各走行モードにおけるパワーユニットの作動状況を示す概略図である。（ａ）および（ｂ）は、触媒劣化診断の実行時におけるパワーユニットの作動状態の一例を示す概略図である。車両用制御装置による触媒劣化診断制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。触媒劣化診断の実行が許可される減速状況の一例を示すタイミングチャートである。（ａ）および（ｂ）は、図６に示した各時刻ｔ０〜ｔ３におけるパワーユニットの作動状態を示す概略図である。（ａ）および（ｂ）は、図６に示した各時刻ｔ０〜ｔ３におけるパワーユニットの作動状態を示す概略図である。触媒劣化診断の実行が禁止される減速状況の一例を示すタイミングチャートである。（ａ）および（ｂ）は、図９に示した各時刻ｔ０，ｔ１におけるパワーユニットの作動状態を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［パワーユニット］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０が適用されるハイブリッド車両１１を示す概略図である。図１に示すように、ハイブリッド車両（車両）１１に搭載されるパワーユニット１２には、動力源としてエンジン１３およびモータジェネレータ（走行用モータ）１４が設けられている。また、パワーユニット１２には、プライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６を備えた無段変速機１７が設けられている。プライマリプーリ１５の一方側には、入力クラッチ１８およびトルクコンバータ１９を介してエンジン１３が連結されている。一方、プライマリプーリ１５の他方側には、ロータ軸２０を介してモータジェネレータ１４が連結されている。また、セカンダリプーリ１６には、出力クラッチ２１を介して車輪出力軸２２が連結されており、車輪出力軸２２には、ディファレンシャル機構２３を介して車輪２４が連結されている。

エンジン１３の図示しない吸気ポートには、吸気系３０を構成する吸気マニホールド３１が接続されている。この吸気マニホールド３１には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ３２が取り付けられており、吸入空気量を調整するスロットルバルブ３３が取り付けられている。また、エンジン１３の図示しない排気ポートには、排気系３４を構成する排気マニホールド３５が接続されている。この排気マニホールド３５には、排出ガスを浄化する触媒コンバータ（触媒）３６が取り付けられている。さらに、触媒コンバータ３６の上流側の排気マニホールド３５には酸素濃度を検出する上流側Ｏ₂センサ３７が取り付けられており、触媒コンバータ３６の下流側の排気管３８には酸素濃度を検出する下流側Ｏ₂センサ３９が取り付けられている。なお、エンジン１３のクランク軸４０には、発電機および電動機として機能するスタータジェネレータ４１が連結されている。

トルクコンバータ１９とプライマリプーリ１５との間には、締結油室１８ａを備えた入力クラッチ１８が設けられている。締結油室１８ａに作動油を供給することにより、入力クラッチ１８は締結状態に制御される一方、締結油室１８ａから作動油を排出することにより、入力クラッチ１８は解放状態に制御される。この入力クラッチ１８を締結することにより、エンジン１３と無段変速機１７とは互いに接続される一方、入力クラッチ１８を解放することにより、エンジン１３と無段変速機１７とは互いに切り離される。

エンジン１３と入力クラッチ１８との間に設けられるトルクコンバータ１９には、クラッチプレート４２ａを備えたロックアップクラッチ４２が組み込まれている。クラッチプレート４２ａの一方面側にはアプライ室４３が区画されており、クラッチプレート４２ａの他方面側にはリリース室４４が区画されている。アプライ室４３に作動油を供給してリリース室４４から作動油を排出することにより、ロックアップクラッチ４２は締結状態に制御される。一方、リリース室４４に作動油を供給してアプライ室４３から作動油を排出することにより、ロックアップクラッチ４２は解放状態に制御される。

無段変速機１７は、プライマリ軸５１に設けられるプライマリプーリ１５と、セカンダリ軸５２に設けられるセカンダリプーリ１６と、を有している。プライマリプーリ１５にはプライマリ油室１５ａが区画されており、セカンダリプーリ１６にはセカンダリ油室１６ａが区画されている。また、プライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６には駆動チェーン５３が巻き掛けられている。プライマリ油室１５ａとセカンダリ油室１６ａとの油圧を調整することにより、駆動チェーン５３の巻き付け径を変化させることができ、プライマリ軸５１からセカンダリ軸５２に対する無段変速が可能となる。

セカンダリプーリ１６と車輪２４との間には、締結油室２１ａを備えた出力クラッチ２１が設けられている。締結油室２１ａに作動油を供給することにより、出力クラッチ２１は締結状態に制御される一方、締結油室２１ａから作動油を排出することにより、出力クラッチ２１は解放状態に制御される。この出力クラッチ２１を締結することにより、無段変速機１７と車輪２４とは互いに接続される一方、出力クラッチ２１を解放することにより、無段変速機１７と車輪２４とは互いに切り離される。

また、無段変速機１７、トルクコンバータ１９、入力クラッチ１８、出力クラッチ２１等に作動油を供給制御するため、パワーユニット１２にはオイルポンプ等からなる油圧系５４が設けられている。油圧系５４には、エンジン１３やプライマリ軸５１によって駆動されるメカオイルポンプ５５が設けられるとともに、電動モータ５６によって駆動される電動オイルポンプ５７が設けられている。さらに、油圧系５４には、作動油の供給先や圧力を制御するため、電磁バルブや油路からなるバルブユニット５８が設けられている。

［制御系］
図２は車両用制御装置１０の制御系の一例を示す概略図である。図２に示すように、車両用制御装置１０には、パワーユニット１２の作動状態を制御するため、マイコン等によって構成される各種コントローラ６０〜６３が設けられている。これらのコントローラとして、エンジン１３を制御するエンジンコントローラ６０、入力クラッチ１８や無段変速機１７等を制御するミッションコントローラ６１、モータジェネレータ１４を制御するモータコントローラ６２、および各コントローラ６０〜６２を統合的に制御するメインコントローラ６３がある。これらのコントローラ６０〜６３は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク６４を介して互いに通信自在に接続されている。

メインコントローラ６３は、各コントローラ６０〜６２に制御信号を出力し、エンジン１３、モータジェネレータ１４および無段変速機１７等を互いに協調させて制御する。メインコントローラ６３に接続されるセンサとして、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルセンサ７０、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキセンサ７１、エンジン１３の回転速度を検出するエンジン回転センサ７２、モータジェネレータ１４の回転速度を検出するモータ回転センサ７３がある。また、メインコントローラ６３に接続されるセンサとして、車両の走行速度である車速を検出する車速センサ７４、定速走行制御であるクルーズコントロールを実行する際に操作されるクルコンスイッチ７５、車両前方の画像情報を検出するカメラユニット７６、および車両前後方向の加速度を検出する加速度センサ７７等がある。

メインコントローラ６３は、各種センサやコントローラから送信される情報に基づいてエンジン１３やモータジェネレータ１４等の制御目標を設定し、これらの制御目標に基づく制御信号を各コントローラ６０〜６２に対して出力する。そして、メインコントローラ６３から制御信号を受信した各コントローラ６０〜６２は、エンジン１３やモータジェネレータ１４等を制御する。つまり、エンジンコントローラ６０は、インジェクタ３２やスロットルバルブ３３等に制御信号を出力し、エンジントルクやエンジン回転数等を制御する。ミッションコントローラ６１は、作動油を調圧するバルブユニット５８に制御信号を出力し、無段変速機１７、入力クラッチ１８、出力クラッチ２１およびトルクコンバータ１９等の作動状態を制御する。また、モータコントローラ６２は、モータジェネレータ１４とバッテリ７８とを接続するインバータ７９に制御信号を出力し、モータジェネレータ１４のモータトルクやモータ回転数等を制御する。

［走行モード］
ハイブリッド車両１１は、走行モードとして、エンジン走行モードおよびモータ走行モードを有している。エンジン走行モードとはエンジン１３を作動させる走行モードであり、モータ走行モードとはエンジン１３を停止させてモータジェネレータ１４を作動させる走行モードである。これらの走行モードを実行するため、メインコントローラ６３には、エンジン走行モード制御部８０、モータ走行モード制御部８１、および走行モード切替部８２等の各機能部が設けられている。

エンジン走行モード制御部８０は、エンジン走行モードを実行する際に、パワーユニット１２を構成するエンジン１３等の各作動部を制御するため、各コントローラ６０〜６２に向けて制御信号を出力する。モータ走行モード制御部８１は、モータ走行モードを実行する際に、パワーユニット１２を構成するモータジェネレータ１４等の各作動部を制御するため、各コントローラ６０〜６２に向けて制御信号を出力する。また、走行モード切替部８２は、車両走行状況や運転操作状況に基づいて、エンジン走行モードおよびモータ走行モードから実行する走行モードを選択して切り替える。

図３（ａ）および（ｂ）は、各走行モードにおけるパワーユニット１２の作動状況を示す概略図である。図３（ａ）に示すように、エンジン走行モードにおいては、入力クラッチ１８が締結状態に制御され、出力クラッチ２１が締結状態に制御され、エンジン１３が作動状態つまり運転状態に制御される。これにより、エンジン１３から出力されるエンジン動力は、入力クラッチ１８から無段変速機１７および出力クラッチ２１を経て車輪２４に伝達される。なお、エンジン走行モードを実行する際には、モータジェネレータ１４を力行状態や回生状態に制御しても良く、モータジェネレータ１４を空転状態に制御しても良い。

図３（ｂ）に示すように、モータ走行モードにおいては、入力クラッチ１８が解放状態に制御され、出力クラッチ２１が締結状態に制御され、エンジン１３が停止状態に制御され、モータジェネレータ１４が作動状態に制御される。これにより、エンジン１３は車輪２４から切り離され、モータジェネレータ１４と車輪２４とは互いに連結される。なお、モータジェネレータ１４の作動状態とは、モータジェネレータ１４の力行状態や回生状態を含む状態である。モータジェネレータ１４の力行状態とは、モータジェネレータ１４に加速方向の力行トルクが発生する状態であり、モータジェネレータ１４の回生状態とは、モータジェネレータ１４に減速方向の回生トルクが発生する状態である。

［触媒劣化診断］
車両用制御装置１０は、触媒コンバータ３６の劣化診断（以下、触媒劣化診断と記載する。）を実施する機能を有している。触媒コンバータ３６は、空燃比がリーン側に制御されたときに酸素を吸蔵し、空燃比がリッチ側に制御されたときに酸素を放出する機能を有している。この触媒コンバータ３６の酸素吸蔵能力が低下すると、触媒コンバータ３６による排出ガスの浄化性能が低下するため、定期的に触媒コンバータ３６の酸素吸蔵能力を診断することが求められている。そこで、車両用制御装置１０は、エンジン１３の空燃比をリーン側からリッチ側に制御するとともに、触媒コンバータ３６の下流側（以下、触媒下流側と記載する。）の空燃比推移に基づいて触媒コンバータ３６の酸素吸蔵能力を判定している。なお、空燃比をリーン側に制御するということは、燃料を理論空燃比よりも薄くすることを意味し、空燃比をリッチ側に制御するということは、燃料を理論空燃比よりも濃くすることを意味している。なお、触媒下流側の空燃比は、下流側Ｏ₂センサ３９によって検出される。

ここで、図４（ａ）および（ｂ）は、触媒劣化診断の実行時におけるパワーユニット１２の作動状態の一例を示す概略図である。触媒劣化診断を実行する際には、図４（ａ）に示すように、車両走行中にエンジン１３の燃料カットが実施され、所定時間に渡ってエンジン１３の空燃比がリーン側に制御される。これにより、排出ガス中の酸素が過度に多くなるため、触媒コンバータ３６に排出ガス中の酸素が吸蔵される。その後、図４（ｂ）に示すように、エンジン１３の燃料噴射が再開され、所定時間に渡ってエンジン１３の空燃比がリッチ側に制御される。これにより、排出ガス中の酸素が過度に少なくなるため、触媒コンバータ３６から排出ガス中に酸素が放出される。つまり、エンジン１３の空燃比を所定のリッチ状態に変化させてから、触媒下流側の空燃比が所定のリッチ状態に変化するまでの時間等に基づき、触媒コンバータ３６の酸素吸蔵能力を判定することができる。例えば、燃料噴射再開から所定時間を経過する前に、触媒下流側の空燃比が所定のリッチ状態に変化した場合には、触媒コンバータ３６の酸素吸蔵能力が低下していることから、触媒コンバータ３６が劣化していると診断される。

このような触媒劣化診断を実行するため、図２に示すように、エンジンコントローラ６０には、診断開始判定部８３、触媒劣化診断部８４およびエンジン制御部８５等の各機能部が設けられている。後述するように、診断開始判定部８３は、触媒劣化診断の開始条件が成立するか否か、つまり触媒劣化診断の実行を許可するか否かを判定する。そして、診断開始判定部８３によって触媒劣化診断の実行が許可されると、エンジン制御部８５はエンジン１３の空燃比をリーン側に制御してからリッチ側に制御し、触媒劣化診断部８４は触媒下流側の空燃比に基づき触媒コンバータ３６の劣化状態を診断する。また、後述するように、メインコントローラ６３の走行モード切替部８２は、触媒劣化診断の実行が禁止された場合には、走行モードをモータ走行モードに切り替える一方、触媒劣化診断の実行を許可された場合には、走行モードをエンジン走行モードに維持する。

［触媒劣化診断制御（フローチャート）］
触媒コンバータ３６の劣化を診断する触媒劣化診断制御について説明する。図５は車両用制御装置１０による触媒劣化診断制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。なお、本実施形態の車両用制御装置１０においては、車両の制御系が起動されてから停止するまでの間に、１回の触媒劣化診断を行うようにしている。また、フローチャートに示されるブレーキＯＦＦとは、ブレーキ操作が行われていない状態つまりブレーキペダルが踏み込まれていない状態を意味している。

図５に示すように、ステップＳ１０では、触媒劣化診断が未完了であるか否かが判定される。既に触媒劣化診断が完了している場合には、触媒劣化診断を行うことなくルーチンを抜ける一方、触媒劣化診断が完了していない場合には、ステップＳ１１に進み、所定の燃料カット条件つまり燃料噴射の停止条件が成立しているか否かが判定される。燃料カット条件が成立する場合とは、例えば、エンジン走行モードにおいてアクセルペダルの踏み込みが解除される場合や、エンジン走行モードでのクルーズコントロール中に車速が上限車速に達する場合がある。つまり、燃料カット条件が成立する走行状況とは、エンジン走行モードで車両が減速する状況である。

ステップＳ１１において、燃料カット条件が成立すると判定された場合には、ステップＳ１２に進み、車速が車速閾値Ｖ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１２において、車速が車速閾値Ｖ１を上回ると判定された場合、つまり車両が高車速域で走行していると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、触媒劣化診断の実行が許可される。一方、ステップＳ１２において、車速が車速閾値Ｖ１以下であると判定された場合、つまり車両が低車速域で走行していると判定された場合には、ステップＳ１４に進み、ブレーキ操作が解除されているか否かが判定される。ステップＳ１４において、ブレーキ操作が解除されていると判定された場合には、ステップＳ１３に進み、触媒劣化診断の実行が許可される。

このように、車両が高車速域で走行している場合や、低車速域であってもブレーキ操作が行われていない場合には、ステップＳ１３において、触媒劣化診断の実行が許可される。そして、触媒劣化診断の実行が許可されると、ステップＳ１５においてエンジン走行モードが維持され、ステップＳ１６において触媒劣化診断が実行される。触媒劣化診断においては、所定時間に渡って燃料噴射を停止させることにより、エンジン１３の空燃比がリーン側に制御される。その後、所定時間に渡って燃料噴射を実施することにより、エンジン１３の空燃比がリッチ側に制御される。そして、エンジン１３の空燃比を所定のリッチ状態に変化させてから、触媒下流側の空燃比が所定のリッチ状態に変化するまでの時間等に基づき、触媒コンバータ３６の酸素吸蔵能力の低下つまり劣化状態が診断される。

このような触媒劣化診断が完了すると、ステップＳ１７に進み、走行モードがモータ走行モードに切り替えられる。つまり、触媒劣化診断が実施される状況とは、回生制動が行われる車両減速時であることから、エンジン走行モードからモータ走行モードに切り替えて車輪２４からエンジン１３を切り離すことにより、モータジェネレータ１４の回生トルクを高めて多くの運動エネルギーを回収している。

一方、ステップＳ１２において、車両が低車速域で走行していると判定され、続くステップＳ１４において、ブレーキ操作が行われていると判定された場合には、ステップＳ１８に進み、触媒劣化診断の実行が禁止される。つまり、車両が低車速域で走行しており、且つブレーキ操作が行われている場合には、ステップＳ１８に進み、触媒劣化診断の実行が禁止されるため、ステップＳ１７に進み、走行モードがモータ走行モードに切り替えられる。このように、触媒劣化診断の実行が禁止された場合には、エンジン回転を維持して空燃比をリーン側に制御する必要が無いため、直ちにモータ走行モードに切り替えて車輪２４からエンジン１３を切り離し、モータジェネレータ１４の回生トルクを高めて多くの運動エネルギーを回収している。

フローチャートに沿って説明したように、低車速域での車両減速時においては、ブレーキ操作が行われている場合に、触媒劣化診断の実行が禁止される一方、ブレーキ操作が行われていない場合に、触媒劣化診断の実行が許可される。すなわち、低車速域での車両減速時においては、ブレーキ操作が行われることで車両の減速度が大きくなる場合に、触媒劣化診断の実行が禁止される一方、ブレーキ操作が行われずに車両の減速度が小さくなる場合に、触媒劣化診断の実行が許可される。このように、車両減速時の減速度に応じて、触媒劣化診断を実行するか否かを判定するようにしたので、適切なタイミングで触媒劣化診断を行うことができ、触媒劣化診断が途中で止められてしまうことを抑制することができる。

つまり、触媒劣化診断を実行する際には、所定時間に渡って空燃比をリーン側に制御するため、車両減速時にもエンジン走行モードを維持することでエンジン回転を維持することが必要である。このため、車両減速時の減速度が大きく車両が短時間で停止した場合には、燃料カット状態のままエンジン回転を維持することができないため、空燃比をリーン側に制御することが不可能である。すなわち、車両減速時の減速度が大きい場合には、触媒劣化診断が途中で止められてしまうことが想定されるため、予め触媒劣化診断の実行を禁止している。これにより、触媒劣化診断が繰り返して実行されることを回避することができ、触媒劣化診断に伴う燃料噴射を減少させることができ、エンジン走行モードの維持に伴う回生電力の減少を回避することができる。なお、高車速域で車両が走行している場合には、車両減速時の減速度が大きい場合であっても、車両が停止するまでの時間を確保することが可能であるため、ブレーキ操作の有無に関係なく触媒劣化診断の実行を許可している。

［触媒劣化診断：許可（タイミングチャート）］
触媒劣化診断の実行が許可される減速状況をタイミングチャートに沿って説明する。図６は触媒劣化診断の実行が許可される減速状況の一例を示すタイミングチャートである。図７および図８は、図６に示した各時刻ｔ０〜ｔ３におけるパワーユニット１２の作動状態を示す概略図である。図７（ａ）には時刻ｔ０の作動状態が示され、図７（ｂ）には時刻ｔ１の作動状態が示され、図８（ａ）には時刻ｔ２の作動状態が示され、図８（ｂ）には時刻ｔ３の作動状態が示されている。なお、図６に示されるアクセルＯＮやブレーキＯＮとは、アクセル操作やブレーキ操作が行われている状態、つまりアクセルペダルやブレーキペダルが踏み込まれている状態を意味している。また、アクセルＯＦＦやブレーキＯＦＦとは、アクセル操作やブレーキ操作が行われていない状態、つまりアクセルペダルやブレーキペダルが踏み込まれていない状態を意味している。

図６に時刻ｔ１で示すように、エンジン走行モードでの走行中に、乗員のアクセル操作が解除される（符号ａ１）。このとき、ブレーキ操作は行われていない状態であり（符号ｂ１）、車速は車速閾値Ｖ１を下回る状態である（符号ｃ１）。つまり、低車速域での車両減速状況であり、且つブレーキ操作が行われていない状況であるため、触媒劣化診断の実行が許可される。このように、触媒劣化診断の実行が許可されると、エンジン１３に対する燃料噴射が停止され（符号ｄ１）、エンジン１３の空燃比は所定時間ＴＬに渡ってリーン側に制御される。そして、所定時間ＴＬに渡って空燃比がリーン側に制御されると、エンジン１３に対する燃料噴射が再開され（符号ｄ２）、エンジン１３の空燃比は所定時間ＴＲに渡ってリッチ側に制御される。このように、時刻ｔ１〜ｔ３にかけて、空燃比がリーン側からリッチ側に制御され、触媒コンバータ３６の劣化診断が完了する。時刻ｔ３で示すように、触媒劣化診断が完了すると、エンジン１３に対する燃料噴射が停止され（符号ｄ３）、走行モードがモータ走行モードに切り替えられ、車輪２４から切り離されたエンジン１３が停止する（符号ｅ１）。

次いで、触媒劣化診断の実行が許可される減速状況でのモータジェネレータ１４の回生制御について説明する。図７（ａ）に示すように、エンジン走行モードでの走行中においては、車両の要求駆動力やバッテリ７８の充電状態に応じて、モータジェネレータ１４は、力行状態、回生状態または空転状態に制御される。続いて、アクセル操作の解除に伴って燃料噴射が停止されると、このときの走行状況は触媒劣化診断の実行が許可される状況であることから、図７（ｂ）に示すように、エンジン走行モードを維持したまま空燃比がリーン側に制御され、車両減速時の目標減速度を超えない範囲でモータジェネレータ１４は回生状態に制御される。また、図８（ａ）に示すように、燃料噴射が再開されて空燃比がリッチ側に制御された場合であっても、目標減速度を超えない範囲でモータジェネレータ１４は回生状態に制御される。つまり、図６に示すように、触媒劣化診断においてはエンジン１３ブレーキに起因する減速度Ｇｅが発生することから、車両減速時の目標減速度Ｇ１を超えないように、モータジェネレータ１４の回生トルクに起因する減速度Ｇｍ１が調整される。また、図８（ｂ）に示すように、触媒劣化診断が完了すると、モータ走行モードへの切り替えによってエンジン１３が車輪２４から切り離されるため、モータジェネレータ１４の回生トルクが引き上げられる。つまり、図６に示すように、回生トルクに起因する減速度Ｇｍ２が、車両減速時の目標減速度Ｇ１に到達するまで、モータジェネレータ１４の回生トルクが引き上げられる。

［触媒劣化診断：禁止（タイミングチャート）］
触媒劣化診断の実行が禁止される減速状況をタイミングチャートに沿って説明する。図９は触媒劣化診断の実行が禁止される減速状況の一例を示すタイミングチャートである。図１０（ａ）および（ｂ）は、図９に示した各時刻ｔ０，ｔ１におけるパワーユニット１２の作動状態を示す概略図である。図１０（ａ）には時刻ｔ０の作動状態が示され、図１０（ｂ）には時刻ｔ１の作動状態が示されている。なお、図９において、図６に示した状況と同じ状況については、同一の符号を付している。

図９に時刻ｔ１で示すように、エンジン走行モードでの走行中に、乗員のアクセル操作が解除され（符号ａ１）、ブレーキ操作が行われる（符号ｂ２）。このとき、車速は車速閾値Ｖ１を下回る状態である（符号ｃ１）。つまり、低車速域での車両減速状況であり、且つブレーキ操作が行われている状況であるため、触媒劣化診断の実行が禁止される。このように、触媒劣化診断の実行が禁止されると、エンジン１３に対する燃料噴射が停止され（符号ｄ４）、走行モードがモータ走行モードに切り替えられ、車輪２４から切り離されたエンジン１３が停止する（符号ｅ２）。

次いで、触媒劣化診断の実行が禁止される減速状況でのモータジェネレータ１４の回生制御について説明する。図１０（ａ）に示すように、エンジン走行モードでの走行中においては、車両の要求駆動力やバッテリ７８の充電状態に応じて、モータジェネレータ１４は、力行状態、回生状態または空転状態に制御される。次いで、アクセル操作が解除されてブレーキ操作が行われると、このときの走行状況は触媒劣化診断の実行が禁止される状況であることから、図１０（ｂ）に示すように、走行モードがモータ走行モードに切り替えられ、エンジン１３が車輪２４から切り離されて停止する。そして、回生トルクに起因する減速度Ｇｍ３が、ブレーキ操作が行われたときの目標減速度Ｇ２に到達するまで、モータジェネレータ１４の回生トルクが引き上げられる。つまり、図９に示すように、回生トルクに起因する減速度Ｇｍ３が、車両減速時の目標減速度Ｇ２に到達するまで、モータジェネレータ１４の回生トルクが引き上げられる。

［まとめ］
これまで説明したように、低車速域での車両減速時においては、ブレーキ操作が行われている場合に、触媒劣化診断の実行が禁止される一方、ブレーキ操作が行われていない場合に、触媒劣化診断の実行が許可される。すなわち、低車速域での車両減速時においては、ブレーキ操作が行われることで車両の減速度が大きくなる場合に、触媒劣化診断の実行が禁止される一方、ブレーキ操作が行われずに車両の減速度が小さくなる場合に、触媒劣化診断の実行が許可される。このように、車両減速時の減速度に応じて、触媒劣化診断を実行するか否かを判定するようにしたので、適切なタイミングで触媒劣化診断を行うことができ、触媒劣化診断が途中で止められてしまうことを抑制することができる。

つまり、触媒劣化診断を実行する際には、所定時間に渡って空燃比をリーン側に制御するため、車両減速時にもエンジン走行モードを維持することでエンジン回転を維持することが必要である。このため、車両減速時の減速度が大きく車両が短時間で停止した場合には、燃料カット状態のままエンジン回転を維持することができないため、空燃比をリーン側に制御することが不可能である。つまり、図９に示すように、車両減速時の減速度が大きい場合には、時刻ｔａで示すように、触媒劣化診断（時刻ｔ１〜ｔ３）が完了する前に、車両が停止してしまうことが想定される（符号ｃ２）。すなわち、車両減速時の減速度が大きい場合には、触媒劣化診断が途中で止められてしまうことが想定されるため、予め触媒劣化診断の実行を禁止している。これにより、触媒劣化診断が繰り返して実行されることを回避することができ、触媒劣化診断に伴う燃料噴射を減少させることができ、エンジン走行モードの維持に伴う回生電力の減少を回避することができる。

前述の説明では、高車速域で車両が走行する場合に、ブレーキ操作の有無に拘わらず触媒劣化診断の実行を許可しているが、これに限られることはない。例えば、高車速域での車両減速時においても、ブレーキ操作が行われている場合つまり車両の減速度が大きくなる場合には、触媒劣化診断の実行を禁止しても良い。つまり、低速走行から高速走行までの全車速域において、車両減速時の減速度に基づき触媒劣化診断を実行するか否かを判定しても良い。

前述の説明では、ブレーキ操作が行われた場合には、車両減速時の減速度が大きい状況であると判定する一方、ブレーキ操作が行われていない場合には、車両減速時の減速度が小さい状況であると判定しているが、これに限られることはない。例えば、ブレーキペダルの踏み込み量つまりブレーキ操作量が所定の閾値を上回る場合に、車両減速時の減速度が大きい状況であると判定しても良く、ブレーキ操作量が所定の閾値を下回る場合に、車両減速時の減速度が小さい状況であると判定しても良い。また、アクセルペダルの踏み込み量つまりアクセル操作量が所定の閾値を下回る場合に、車両減速時の減速度が大きい状況であると判定しても良く、アクセル操作量が所定の閾値を上回る場合に、車両減速時の減速度が小さい状況であると判定しても良い。また、車両減速時にアクセル操作が行われていない場合には、車両減速時の減速度が大きい状況であると判定する一方、車両減速時にアクセル操作が行われた場合には、車両減速時の減速度が小さい状況であると判定しても良い。

前述の説明では、ブレーキ操作等に基づいて車両減速時の減速度を判定しているが、これに限られることはない。例えば、先行車両との車間距離が所定の閾値を下回る場合に、車両減速時の減速度が大きい状況であると判定しても良く、先行車両との車間距離が所定の閾値を上回る場合に、車両減速時の減速度が小さい状況であると判定しても良い。なお、先行車両との車間距離は、カメラユニット７６やレーダー等を用いて検出することが可能である。また、ブレーキ操作等に基づき車両減速時の減速度を推定することなく、加速度センサ７７によって検出される車両減速時の減速度に基づいて、触媒劣化診断を実行するか否かを判定しても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０が適用される車両としては、走行用モータを備えたハイブリッド車両１１に限られることはなく、走行用モータを備えていない車両であっても良い。また、車両用制御装置１０が適用される車両としては、車両減速時に走行用モータやスタータジェネレータ４１等を発電させる車両に限られることはなく、車両減速時にスタータジェネレータ４１等を発電させない車両であっても良い。

前述の説明では、触媒劣化診断において、減速走行中に空燃比をリーン側からリッチ側に制御しているが、これに限られることはない。例えば、減速走行中に空燃比をリーン側に制御したまま車両を停止させ、その後、エンジン１３が始動されたタイミングで空燃比をリッチ側に制御することにより、触媒劣化診断を完了させても良い。また、前述の説明では、車両の制御系が起動されてから停止するまでの間に、１回の触媒劣化診断を行うようにしているが、これに限られることはない。例えば、所定の走行距離毎に触媒劣化診断を行うようにしても良く、所定時間毎に触媒劣化診断を行うようにしても良い。

１０車両用制御装置
１１ハイブリッド車両（車両）
１３エンジン
１４モータジェネレータ（走行用モータ）
２４車輪
３４排気系
３６触媒コンバータ（触媒）
８２走行モード切替部
８３診断開始判定部
８５エンジン制御部
Ｖ１車速閾値

Claims

エンジンの排気系に触媒を備えた車両に適用され、車両減速時に前記触媒の劣化診断を実行する車両用制御装置であって、
前記触媒の劣化診断を実行する際に、前記エンジンの空燃比をリーン側に制御してからリッチ側に制御するエンジン制御部と、
車両減速時の減速度が大きい場合には、前記触媒の劣化診断の実行を禁止する一方、車両減速時の減速度が小さい場合には、前記触媒の劣化診断の実行を許可する診断開始判定部と、
前記車両の走行モードを、前記エンジンを作動させるエンジン走行モードと、前記エンジンを停止させて走行用モータを作動させるモータ走行モードと、に切り替える走行モード切替部と、
を有し、
前記走行モード切替部は、
前記エンジン走行モードでの車両減速時に、前記触媒の劣化診断の実行が禁止された場合には、走行モードを前記モータ走行モードに切り替える一方、
前記エンジン走行モードでの車両減速時に、前記触媒の劣化診断の実行が許可された場合には、走行モードを前記エンジン走行モードに維持する、
車両用制御装置。
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記診断開始判定部は、車速が車速閾値を下回り、且つ車両減速時の減速度が大きい場合に、前記触媒の劣化診断の実行を禁止する、
車両用制御装置。
請求項２に記載の車両用制御装置において、
前記診断開始判定部は、車速が前記車速閾値を下回り且つ車両減速時の減速度が小さい場合、または車速が前記車速閾値を上回る場合に、前記触媒の劣化診断の実行を許可する、
車両用制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
前記モータ走行モードを実行する際に、前記エンジンは車輪から切り離される、
車両用制御装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
車両減速時の減速度が大きい場合とは、ブレーキ操作が行われている場合であり、車両減速時の減速度が小さい場合とは、ブレーキ操作が行われていない場合である、
車両用制御装置。