特許 7491475 ハイブリッド車の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-20

(45)【発行日】2024-05-28

(54)【発明の名称】ハイブリッド車の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/50 20160101AFI20240521BHJP

   B60K 6/442 20071001ALI20240521BHJP

   B60K 6/52 20071001ALI20240521BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20240521BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20240521BHJP

   B60W 20/16 20160101ALI20240521BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20240521BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20240521BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240521BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20240521BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240521BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

B60W20/50

B60K6/442 ZHV

B60K6/52

B60W10/06 900

B60W10/08 900

B60W20/16

F02D29/02

F02D45/00

B60L3/00 N

B60L50/16

B60L50/60

B60L58/12

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023536632

(86)(22)【出願日】2022-05-27

(86)【国際出願番号】 JP2022021689

(87)【国際公開番号】W WO2023002751

(87)【国際公開日】2023-01-26

【審査請求日】2023-08-25

(31)【優先権主張番号】P 2021118853

(32)【優先日】2021-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006286

【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100177460

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 智子

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 和通

(72)【発明者】

【氏名】松永 英雄

(72)【発明者】

【氏名】松田 芳一

(72)【発明者】

【氏名】相原 匡紀

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－５２３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－７７３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－８５０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／００－２０／５０

Ｂ６０Ｋ ６／２０－ ６／５４７

Ｆ０２Ｄ ２９／００－４５／００

Ｂ６０Ｌ １／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気通路から排気の一部を吸気通路に導く排気還流システムを備えたエンジンと、蓄電池と、前記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、前記発電機及び前記蓄電池の少なくとも一方から供給された電力によって車両を走行駆動する電動機と、前記エンジンを停止した状態で前記蓄電池から供給された電力により前記電動機を駆動して走行する第１の走行モードと、作動させた前記エンジンの駆動力により前記発電機を所定の負荷以上で発電させつつ走行する第２の走行モードと、を前記車両に要求される要求出力に基づいて切り替える走行モード切替制御部と、を備えたハイブリッド車の制御装置であって、
前記排気還流システムに流れる流量を調整する排気還流弁の故障有無を判定する故障判定部と、
前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替わる以前に、前記電動機により走行駆動しつつ、前記エンジンを前記所定の負荷より小さい第一負荷で運転するウォームアップ運転を実行させる制御部と、を備え、
前記ウォームアップ運転は、前記故障判定部において前記排気還流弁が故障判定されていない場合に前記エンジンを前記第一負荷で運転する通常ウォームアップ運転モードと、前記故障判定部において前記排気還流弁が故障判定されている場合に前記第一負荷より大きく前記所定の負荷より小さい第二負荷に前記エンジンの負荷を増加させて運転する故障ウォームアップ運転モードと、を有し、
前記制御部は、前記故障ウォームアップ運転モードの終了以降、故障判定に関わらず、前記エンジンの負荷を前記第二負荷に増加させる制御を中止するとともに、切り替え後の前記第２の走行モードにおいて前記エンジンの負荷を前記第二負荷に増加させる制御を行わないで、前記エンジンの負荷を要求出力に対応した運転となるよう前記発電機を前記所定の負荷以上で発電させつつ走行させることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。

【請求項2】

前記排気通路に排気浄化触媒が設けられ、
前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を更に備え、
前記制御部は、前記ウォームアップ運転の実行中に、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上になった場合に前記故障ウォームアップ運転モードを終了することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ウォームアップ運転において前記エンジンの回転数を所定時間一定に制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。

【請求項4】

前記故障判定部は、排気還流弁を故障判定した際に前記排気還流弁の開度を推定し、
前記制御部は、前記故障判定されたときの前記排気還流弁の開度に応じて、前記故障ウォームアップ運転モードにおける前記通常ウォームアップ運転モードに対する前記エンジンの負荷の増加量を設定することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記故障ウォームアップ運転モードにおいて、少なくとも前記発電機の出力を増加させることで、前記エンジンの負荷を増加させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記ウォームアップ運転の実行中に、前記エンジンの要求出力が前記ウォームアップ運転における前記エンジンの出力よりも高くなった場合には、強制的に前記ウォームアップ運転を中止して前記エンジンの要求出力に基づいて前記エンジンを作動制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記故障ウォームアップ運転モードにおいて、前記エンジンの要求出力に基づいて設定される排気還流量が、故障時の排気還流量と前記エンジンの負荷の増加に伴う排気還流量の増加量との和よりも多い場合に、前記故障ウォームアップ運転モードを中止することを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド車の制御装置。

【請求項8】

前記蓄電池の充電率を推定する充電率推定部を備え、
前記走行モード切替制御部は、前記第１の走行モードにおいて、前記蓄電池の充電率が第１の所定値以下になった場合に、前記第２の走行モードに切り替え、
前記ウォームアップ運転は、前記蓄電池の充電率が前記第１の所定値より高い第２の所定値以下になった場合に実行開始されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のハイブリッド車の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気還流システムの故障判定とエンジンの制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

車両に搭載されているエンジンの多くは、排気性能を向上させるためにＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システム（排気還流システム）を搭載している。ＥＧＲシステムは、例えば排気通路から排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気通路に還流するＥＧＲ通路（排気還流路）を有するとともに、ＥＧＲ通路の開度を調節するＥＧＲバルブ（排気還流弁）が備えられている。ＥＧＲバルブは、コントロールユニット等によりエンジンの運転状態に基づいて開度が制御される。

【0003】

特許文献１には、ハイブリッド車両におけるエンジンのＥＧＲバルブの開固着を判断するとともに、開固着時にエンジンの運転を安定させる技術が開示されている。特許文献１では、エンジンのＥＧＲバルブに開度センサが設けられており、ＥＧＲバルブの開度指令値と開度センサにより検出したＥＧＲバルブの実開度との差に基づいて、ＥＧＲバルブの開固着判定を行っている。そして、ＥＧＲバルブが開固着状態であると判断したときには正常時よりもエンジンの動作線（負荷）を上昇させて、エンジンの運転を安定させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本国特開２０１４－７７３６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１では、開固着判定された場合には常時エンジン負荷を上昇させるため、燃費が悪化する可能性がある。また、特許文献１のように、エンジンの出力を機械的に走行駆動力に使用するパラレルモードにおいてエンジン負荷の上昇制御を行うと、走行に影響を及ぼす可能性があり、エンジン負荷の上昇制御とともに走行への影響を抑制するようにモータ（電動機）の制御を行うと、モータの制御が複雑化するといった問題点がある。

【0006】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＧＲバルブが故障していても走行に影響を及ぼさずエンジン運転の安定性を向上させるハイブリッド車の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明のハイブリッド車の制御装置は、排気通路から排気の一部を吸気通路に導く排気還流システムを備えたエンジンと、蓄電池と、前記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、前記発電機及び前記蓄電池の少なくとも一方から供給された電力によって車両を走行駆動する電動機と、前記エンジンを停止した状態で前記蓄電池から供給された電力により前記電動機を駆動して走行する第１の走行モードと、作動させた前記エンジンの駆動力により前記発電機を所定の負荷以上で発電させつつ走行する第２の走行モードと、を前記車両に要求される要求出力に基づいて切り替える走行モード切替制御部と、を備えたハイブリッド車の制御装置であって、前記排気還流システムに流れる流量を調整する排気還流弁の故障有無を判定する故障判定部と、前記第１の走行モードから前記第２の走行モードに切り替わる以前に、前記電動機により走行駆動しつつ、前記エンジンを前記所定の負荷より小さい第一負荷で運転するウォームアップ運転を実行させる制御部と、を備え、前記ウォームアップ運転は、前記故障判定部において前記排気還流弁が故障判定されていない場合に前記エンジンを前記第一負荷で運転する通常ウォームアップ運転モードと、前記故障判定部において前記排気還流弁が故障判定されている場合に前記第一負荷より大きく前記所定の負荷より小さい第二負荷に前記エンジンの負荷を増加させて運転する故障ウォームアップ運転モードと、を有することを特徴とする。

【0008】

これにより、第１の走行モードからエンジンを所定の負荷で運転する第２の走行モードに切り替わる前に、エンジンを所定の負荷よりも小さい第一負荷で運転するウォームアップ運転を実行させることで、第２の走行モードに切り替わった直後からエンジン運転の安定性及び排気性能を高めることができる。また、ウォームアップ運転時に電動機によって走行駆動するので、エンジンの制御に拘わらず走行性能を確保することができる。

【0009】

更に、排気還流弁が故障判定されている場合には、ウォームアップ運転において、故障判定されていない場合に設定される第一負荷よりも高い第二負荷で運転されるので、排気還流弁が故障していてもエンジン運転の安定性を向上させることができる。
好ましくは、前記排気通路に排気浄化触媒が設けられ、前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段を更に備え、前記制御部は、前記ウォームアップ運転の実行中に、前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上になった場合に前記故障ウォームアップ運転モードを終了するとよい。

【0010】

これにより、排気浄化触媒が所定温度以上になった場合には、排気還流弁が故障判定されていても故障ウォームアップ運転モードが終了するので、ウォームアップ運転において排気浄化触媒を活性化するためにエンジン負荷を必要以上に増加させることがなく、燃費性能を向上させることができる。
好ましくは、前記制御部は、前記ウォームアップ運転において前記エンジンの回転数を前記所定時間一定に制御するとよい。

【0011】

これにより、ウォームアップ運転においてエンジン回転数の変動を抑制し、静粛性を向上させることができる。
好ましくは、前記故障判定部は、排気還流弁を故障判定した際に前記排気還流弁の開度を推定し、前記制御部は、前記故障判定されたときの前記排気還流弁の開度に応じて、前記故障ウォームアップ運転モードにおける前記通常ウォームアップ運転モードに対する前記エンジンの負荷の増加量を設定するとよい。

【0012】

これにより、故障判定されたときの排気還流弁の開度に応じて、故障ウォームアップ運転モードにおいてエンジン負荷の増加量が設定されるので、排気還流弁の故障態様に応じてエンジンを適切にウォームアップ運転させることができる。
好ましくは、前記制御部は、前記故障ウォームアップ運転モードにおいて、少なくとも前記発電機の出力を増加させることで、前記エンジンの負荷を増加させるとよい。

【0013】

これにより、故障ウォームアップ運転モードにおいてエンジンの負荷を増加させることで、モータや蓄電池に供給する電力を増加させ、蓄電池の充電率の低下を抑制することができる。
好ましくは、前記制御部は、前記ウォームアップ運転の実行中に、前記エンジンの要求出力が前記ウォームアップ運転における前記エンジンの出力よりも高くなった場合には、前記ウォームアップ運転を中止して前記エンジンの要求出力に基づいて前記エンジンを作動制御するとよい。

【0014】

これにより、ウォームアップ運転時にエンジンの要求出力が高くなった場合に、ウォームアップ運転を継続するよりもエンジンの負荷を増加させて迅速にエンジンを暖機させることができる。
好ましくは、前記制御部は、前記故障ウォームアップ運転モードにおいて、前記エンジンの要求出力に基づいて設定される排気還流量が、故障時の排気還流量と前記エンジンの負荷の前記所定量の増加に伴う排気還流量の増加量との和よりも多い場合に、前記ウォームアップ運転を中止して前記エンジンの要求出力に基づいて前記エンジンを作動制御するとよい。

【0015】

これにより、ウォームアップ運転時にエンジンの要求出力が高くなって排気還流量が多くなる場合に、ウォームアップ運転を継続するよりもエンジンの負荷を増加させて、例え故障であったとしても迅速にエンジンを暖機させることができる。
好ましくは、前記蓄電池の充電率を推定する充電率推定部を備え、前記走行モード切替制御部は、前記第１の走行モードにおいて、前記蓄電池の充電率が第１の所定値以下になった場合に、前記第２の走行モードに切り替え、前記ウォームアップ運転は、前記蓄電池の充電率が前記第１の所定値より高い第２の所定値以下になった場合に実行開始されるとよい。

【0016】

これにより、蓄電池の充電率が低下して第１の走行モードから第２の走行モードに切り替わる前にエンジンを始動してウォームアップ運転が実行されるので、第１の走行モードにおいて走行性能を確保しつつ、エンジンのウォームアップ運転を行い、第２の走行モードに切り替わった直後から、エンジン運転の安定性及び排気性能を高めることができる。更に、ウォームアップ運転において排気還流弁が故障していてもエンジン負荷を増加させて暖機を促進して、エンジン運転の安定性及び排気性能の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明のハイブリッド車の制御装置によれば、第１の走行モードから第２の走行モードに切り替わる直前にエンジンを始動してウォームアップ運転が行われる。そして、このとき排気還流弁が故障判定されている場合には、故障判定されていない場合よりも高負荷で運転されるので、エンジン運転の安定性を確保しつつ迅速にエンジン温度を上昇させることができる。

【0018】

また、ウォームアップ運転において高負荷運転させることで、エンジン温度が低下している状態でエンジン温度を効果的に上昇させることができ、エンジン温度が上昇しているような状況での不要な高負荷運転を抑制することで燃費性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両の走行駆動系の概略構成図である。

【図2】本実施形態に係るエンジンの給排気系及びＥＧＲシステムの故障診断装置及びＥＧＲ開故障時エンジン制御装置の構成図である。

【図3】ＥＧＲシステムの故障診断装置における故障判定制御の手順を示すフローチャートである。

【図4】ＥＧＲシステムが正常状態である場合での第１の故障判定制御におけるＥＧＲバルブの作動及びインマニ圧の推移の一例を示すタイムチャートである。

【図5】ＥＧＲシステムが故障状態である場合での第１の故障判定制御及び第２の故障判定制御におけるＥＧＲバルブの作動、インマニ圧及びＥＧＲ温度の推移の一例を示すタイムチャートである。

【図6】ＥＧＲ開故障時におけるエンジン制御手順を示すフローチャートである。

【図7】故障小プレモードにおいて設定されるエンジンの負荷の一例を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラグインハイブリッド車（以下、車両１という）の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態のＥＧＲシステムの故障診断装置を備えた車両１は、エンジン２の出力によって前輪３を駆動して走行可能であるとともに、前輪３を駆動する電動のフロントモータ４（電動機）及び後輪５を駆動する電動のリヤモータ６（電動機）を備えた四輪駆動車である。

【0021】

エンジン２は、減速機７を介して前輪３の駆動軸８を駆動可能であるとともに、減速機７を介してモータジェネレータ９（発電機）を駆動して発電させることが可能になっている。
フロントモータ４は、フロントインバータ１０を介して、車両１に搭載された車載電池１１（蓄電池）及びモータジェネレータ９から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機７を介して前輪３の駆動軸８を駆動する。減速機７には、エンジン２の出力軸と前輪３の駆動軸８との間の動力の伝達を断接切換え可能なクラッチ７ａが内蔵されている。

【0022】

リヤモータ６は、リヤインバータ１２を介して車載電池１１及びモータジェネレータ９から高電圧の電力を供給されて駆動し、減速機１３を介して後輪５の駆動軸１４を駆動する。
モータジェネレータ９によって発電された電力は、フロントインバータ１０を介して車載電池１１を充電可能であるとともに、フロントモータ４及びリヤモータ６に電力を供給可能である。

【0023】

車載電池１１は、リチウムイオン電池等の二次電池で構成され、複数の電池セルをまとめて構成された図示しない電池モジュールを有している。また、車載電池１１は、電池モジュールの電圧、充電率、温度等の電池モジュールの状態を監視するとともに、車載電池１１全体の充電率を推定（検出）するモニタリングユニット１１ａ（充電率推定部）を備えている。

【0024】

フロントインバータ１０は、ハイブリッドコントロールユニット２０（走行モード切替制御部）からの制御信号に基づきフロントモータ４の出力を制御するとともに、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づきモータジェネレータ９の出力を制御する機能を有する。
リヤインバータ１２は、ハイブリッドコントロールユニット２０からの制御信号に基づきリヤモータ６の出力を制御する機能を有する。

【0025】

車両１には、エンジン２を駆動制御するエンジンコントロールユニット２２（制御部）と、車載電池１１を外部電源によって充電する充電機２３が備えられている。
また、車両１には、車載電池１１から外部へ電力を供給するための外部コンセント２４が備えられている。
ハイブリッドコントロールユニット２０は、車両１の走行制御を行うための総合的な制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマ等を含んで構成されている。また、エンジンコントロールユニット２２も、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマ等を含んで構成されている。

【0026】

ハイブリッドコントロールユニット２０の入力側には、車載電池１１のモニタリングユニット１１ａ、フロントインバータ１０、リヤインバータ１２、エンジンコントロールユニット２２、アクセル操作量を検出するアクセル開度センサ４０、車両１の走行速度を検出する車速センサ４１が接続されており、これらの機器からの検出、作動及び操作情報が入力される。

【0027】

一方、ハイブリッドコントロールユニット２０の出力側には、フロントインバータ１０、リヤインバータ１２、減速機７（クラッチ７ａ）、エンジンコントロールユニット２２が接続されている。
そして、ハイブリッドコントロールユニット２０は、アクセル開度センサ４０、車速センサ４１等の上記各種検出量及び各種操作情報に基づいて、車両１の走行駆動に必要とする車両要求出力、駆動トルクを演算し、エンジンコントロールユニット２２、フロントインバータ１０、リヤインバータ１２、減速機７に制御信号を送信して、走行モード（（ＥＶモード：電気自動車モード）、シリーズモード、パラレルモード）の切換え、エンジン２とフロントモータ４とリヤモータ６の出力、モータジェネレータ９の出力を制御する。

【0028】

ＥＶモードでは、エンジン２を停止し、車載電池１１から供給される電力によりフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して車両１を走行させる。

【0029】

シリーズモードでは、減速機７のクラッチ７ａを切断し、エンジン２によりモータジェネレータ９を作動する。そして、モータジェネレータ９により発電された電力及び車載電池１１から供給される電力によりフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。また、シリーズモードでは、エンジン２の回転速度を所定の回転速度に設定し、余剰電力を車載電池１１に供給して車載電池１１を充電する。

【0030】

パラレルモードでは、減速機７のクラッチ７ａを接続し、エンジン２から減速機７を介して機械的に動力を伝達して前輪３を駆動させる。また、エンジン２によりモータジェネレータ９を作動させて発電した電力及び車載電池１１から供給される電力によってフロントモータ４やリヤモータ６を駆動して走行させる。
なお、本実施形態では、ＥＶモードが本発明の第１の走行モードに該当し、シリーズモードあるいはパラレルモードが本発明の第２の走行モードに該当する。

【0031】

ハイブリッドコントロールユニット２０は、高速領域のように、エンジン２の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、即ち中低速領域では、車両１の駆動トルク及び車載電池１１の充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいてＥＶモードとシリーズモードとの間で切換える。

【0032】

図２は、エンジン２の給排気系及びＥＧＲシステム５０（排気還流システム）の故障診断装置及びＥＧＲ開故障時エンジン制御装置の構成図である。

【0033】

図２に示すように、エンジン２にはＥＧＲシステム５０が備られている。ＥＧＲシステム５０はエンジン２の吸気通路５１と排気通路５２とを連通するＥＧＲ通路５３（排気還流路）と、ＥＧＲ通路５３の開度を調節するＥＧＲバルブ５４（排気還流弁）と、ＥＧＲバルブ５４の開度を制御するＥＧＲ制御部５５と、を備えている。
ＥＧＲ制御部５５は、エンジンコントロールユニット２２に備えられている。ＥＧＲ制御部５５は、エンジン２の運転状態、例えばアクセル操作量に基づくエンジン２の要求出力等に基づいて、ＥＧＲバルブ５４の開度を制御する。

【0034】

また、ＥＧＲ通路５３にはＥＧＲガス（排気還流ガス）の温度を検出するＥＧＲ温度センサ５６が備えられている。ＥＧＲ温度センサ５６は、ＥＧＲバルブ５４よりも吸気通路５１側に備えられ、排気通路５２からＥＧＲバルブ５４を通過して吸気通路５１に流入する排気の一部であるＥＧＲガスの温度を検出する。
また、エンジン２の排気通路５２には、三元触媒等の排気浄化触媒５８が備えられている。更に、排気浄化触媒５８には、触媒温度を検出する触媒温度センサ５９（触媒温度検出手段）が備えられている。

【0035】

また、エンジンコントロールユニット２２には、ＥＧＲシステム５０の作動不良を診断する、詳しくはＥＧＲバルブ５４の作動不良を判定するＥＧＲ故障判定部６０（故障判定部）が備えられている。
ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲバルブ５４を作動制御して、インマニ圧センサ５７によって検出した吸気圧の変化に基づいて、またＥＧＲ温度センサ５６によって検出したＥＧＲガスの温度の変化に基づいて、ＥＧＲ故障判定制御を行う。ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲバルブ５４を作動制御して、ＥＧＲガスの温度及び圧力の変化に基づいて、ＥＧＲバルブ５４の故障判定を行う。

【0036】

更に、エンジンコントロールユニット２２は、ＥＧＲバルブ５４が開故障判定された場合に、以降のエンジン始動時にエンジン負荷を増加させる制御を行うエンジン負荷補正部６１を備えている。

【0037】

次に、図３～図５を用いて、ＥＧＲバルブ５４の故障判定制御について説明する。
図３は、ＥＧＲ故障判定部６０において実行されるＥＧＲ故障判定制御の手順を示すフローチャートである。図４は、ＥＧＲ正常時での第１の故障判定制御におけるＥＧＲバルブ５４の作動及びインマニ圧等の推移を示すタイムチャートの一例である。図５は、ＥＧＲシステム５０が故障状態である場合での第１の故障判定制御及び第２の故障判定制御におけるＥＧＲバルブ５４の作動、インマニ圧及びＥＧＲ温度の推移を示すタイムチャートの一例である。なお、図５のＥＧＲ温度変化量において、実線はＥＧＲバルブ５４の開故障時であり、破線は閉故障時を示す。

【0038】

ＥＧＲ故障判定制御は、例えばエンジン稼働時に所定期間毎に繰り返し実行される。
図３に示すように、始めにステップＳ１０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、第１のＥＧＲ故障判定条件が満たされているか（ＯＮであるか）否かを判別する。第１のＥＧＲ故障判定条件は、第１の故障判定制御によるＥＧＲバルブ５４の故障判定を行う条件であり、例えばアイドル運転や減速運転のように、エンジン稼働状態であり、かつエンジンの負荷及び回転数が一定の定常運転時である。第１のＥＧＲ故障判定条件が満たされている（ＯＮである）場合には（ステップＳ１０にてＹｅｓ）、ステップＳ２０に進む。第１のＥＧＲ故障判定条件が満たされていない（ＯＦＦである）場合には（ステップＳ１０にてＮｏ）、本ルーチンを終了する。

【0039】

ステップＳ２０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲバルブ５４を強制開閉する。詳しくは、ＥＧＲ故障判定部６０は、まずＥＧＲバルブ５４を強制的に全閉作動させる（ＥＧＲカット）。このとき、インマニ圧センサ５７によって吸気圧を検出して記憶装置に記憶しておく。そして、ＥＧＲ故障判定部６０は、所定時間（例えば数秒）経過後に強制的に所定開度（例えば全開）に開作動させる（ＥＧＲ強制ＯＮ）。そして、ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲ強制ＯＮの状態で吸気圧が安定する所定時間（例えば数秒）経過したときにインマニ圧センサ５７によって吸気圧を検出して、ＥＧＲカット開始時に検出した吸気圧との差であるインマニ圧変化量を演算する。

【0040】

そして、ＥＧＲ故障判定部６０は、このＥＧＲバルブ５４の開閉制御とインマニ圧変化量の計測を、所定回数ｎａ（例えば３回）実行し、１回あたりのインマニ圧変化量の平均値を演算する。なお、この各インマニ圧変化量の計測の間の所定時間（例えば数秒）では、インマニ圧判定実施条件が不成立となり、エンジン２の運転状態に基づくＥＧＲ開度に制御される（ＥＧＲ通常導入）。また、ＥＧＲ故障判定部６０は、演算した１回あたりのインマニ圧変化量の平均値を記憶装置に記憶しておく。そして、ステップＳ３０に進む。

【0041】

ステップＳ３０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ステップＳ２０において演算したインマニ圧変化量の平均値が所定値Ｐａ（所定の閾値）以上であるか否かを判別する。所定値Ｐａは、ＥＧＲバルブ５４が正常状態で開閉した際の吸気圧の変化量の下限値付近に設定すればよい。インマニ圧変化量（平均値）が所定値Ｐａ以上である場合には（ステップＳ３０にてＹｅｓ）、ステップＳ４０に進む。インマニ圧変化量（平均値）が所定値Ｐａ未満である場合には（ステップＳ３０にてＮｏ）、ステップＳ５０に進む。

【0042】

ステップＳ４０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲシステム５０が正常であると判定する。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ５０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲシステム５０が故障であると判定する。そして、ステップＳ６０に進む。

【0043】

ステップＳ６０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、第２のＥＧＲ故障判定条件が満たされているか（ＯＮであるか）否かを判別する。第２のＥＧＲ故障判定条件は、第２の故障判定制御によるＥＧＲバルブ５４の故障判定を行う条件であり、例えばソーク後のエンジン始動時とする。例えば車両１のハイブリッドコントロールユニット２０にエンジン停止時間を計測するタイマ（停止時間計測部）を備え、エンジン停止状態が所定時間（例えば６時間）継続した状態である場合にソーク後と判定すればよい。なお、エンジン停止時間としては、例えば車両の電源オフ状態の継続時間としてもよいが、車両がＥＶモードにおいて長時間走行可能である場合には、ＥＶモードが所定時間継続した状態からシリーズモードに移行すべくエンジン２が始動した直後のプレ運転（ウォームアップ運転）時にも、ソーク後として第２のＥＧＲ故障判定条件が満たされる。プレ運転は、低回転、低負荷でエンジン２を所定時間運転して、エンジン２の温度（例えば水温や排気温度に基づく）を上昇させ、エンジン運転を安定させるものである。プレ運転の終了後は、要求負荷等に応じたエンジン運転が行われる。

【0044】

第２のＥＧＲ故障判定条件が満たされている（ＯＮである）場合には（ステップＳ６０にてＹｅｓ）、ステップＳ７０に進む。第２のＥＧＲ故障判定条件が満たされていない（ＯＦＦである）場合には（ステップＳ６０にてＮｏ）、ステップＳ６０を繰り返す。

【0045】

ステップＳ７０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲバルブ５４を全閉作動させる（ＥＧＲカット）。なお、ＥＧＲバルブ５４の全閉作動開始時にＥＧＲ温度センサ５６よりＥＧＲガス温度を入力し、エンジンコントロールユニット２２の記憶装置等に記憶しておく。そして、ステップＳ８０に進む。

【0046】

ステップＳ８０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ステップＳ７０におけるＥＧＲバルブ５４の全閉作動開始からの経過時間（始動後経過時間）が所定の故障判定時間ｔａ（例えば１００秒程度）経過した後に、ＥＧＲ温度センサ５６よりＥＧＲガス温度を入力し、記憶装置に記憶しておいたＥＧＲバルブ５４の全閉作動開始時（始動時）のＥＧＲガス温度との差であるＥＧＲ温度変化量（開故障判定用ＥＧＲ温度変化量）が、所定の開故障判定値ａ以上であるか否かを判別する。開故障判定値ａは、例えばエンジン２の始動からＥＧＲバルブ５４を全閉状態でプレ運転を故障判定時間ｔａ行った際でのＥＧＲガスの温度変化量の上限値より高い値に設定すればよい。図５に示すように、ＥＧＲ温度変化量が開故障判定値ａ以上である場合には（ステップＳ８０にてＹｅｓ）、ステップＳ９０に進む。ＥＧＲ温度変化量が開故障判定値ａ未満である場合には（ステップＳ８０にてＮｏ）、ステップＳ１００に進む。

【0047】

ステップＳ９０では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲ開故障、即ちＥＧＲバルブ５４が開状態で固着した故障状態であると判定する。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ１００では、ＥＧＲ故障判定部６０は、ＥＧＲ閉故障、即ちＥＧＲバルブ５４が閉状態で固着した故障状態であると判定する。そして、本ルーチンを終了する。

【0048】

次に、図６、図７を用いて、エンジンコントロールユニット２２（エンジン負荷補正部６１）において実行するＥＧＲ開故障時におけるエンジン負荷補正制御について説明する。

【0049】

図６は、エンジン負荷補正制御の制御要領、詳しくはプレ運転におけるエンジン２の運転モードを判定する制御要領を示すフローチャートである。図７は、故障小プレモードにおいて設定されるエンジンの負荷の一例を示すタイムチャートである。なお、図７のエンジン負荷における実線は故障小プレモードを示し、破線は通常プレモードを示し、一点鎖線は故障大プレモードを示す。

【0050】

図６に示すエンジン負荷補正制御は、例えば上記ＥＧＲ故障判定制御においてＥＧＲ開故障と判定された場合に実行する。
図６に示すように、始めにステップＳ２１０では、エンジン負荷補正部６１は、上記ＥＧＲ故障判定制御において判定されたＥＧＲ開故障であるか否かといった判定結果を読み込む。そして、ＥＧＲ開故障である場合には（ステップＳ２１０にてＹｅｓ）、ステップＳ２３０に進む。ＥＧＲ開故障であると判定されていない場合には（ステップＳ２１０にてＮｏ）、ステップＳ２２０に進む。

【0051】

ステップＳ２２０では、エンジン負荷補正部６１は、通常プレモード設定にする。そして、本ルーチンを終了する。
通常プレモードは、エンジン始動直後のプレ運転におけるエンジン２の運転モードの１つであり、例えば図７の破線で示すように、エンジン始動から所定の低回転、低負荷でエンジン２を作動させる。なお、通常プレモードにおいて設定されるエンジン２の負荷は、本実施形態では、本発明の第一負荷に該当し、シリーズモードで設定される所定の負荷よりも小さい値である。

【0052】

プレ運転は、触媒温度センサ５９によって検出した排気浄化触媒５８の触媒温度が所定温度（活性温度）以上になるまで実行され、その後はエンジン負荷を要求出力に対応した運転になる。なお、通常プレモードは、本実施形態では、本発明の通常ウォームアップ運転モードに該当する。

【0053】

ステップＳ２３０では、エンジン負荷補正部６１は、ステップ２０において記憶したインマニ圧の変化量の平均値を読み込み、ＥＧＲ開故障度合いを判定する。ＥＧＲ開故障度合いは、インマニ圧の変化量の平均値が所定値以下であるか否かによって判別される。

【0054】

本制御におけるＥＧＲバルブ５４の開故障としては、ＥＧＲバルブ５４において異物咬みこみを想定している。ＥＧＲバルブ５４において異物咬みこみした状況では、ＥＧＲバルブ５４の制御信号（目標開度）が大きい場合には実際の開度は正常時と変わらないが、異物の大きさに応じた開度以下にならない。したがって、目標開度を全閉と全開の間で変更した場合に、実際のＥＧＲバルブ５４の開度は正常時よりも小さく変化し、これに伴いステップＳ２０におけるインマニ圧の変化量の平均値も小さくなる。そして、このインマニ圧の変化量の平均値が開故障度合いと相関関係になる。

【0055】

エンジン負荷補正部６１は、インマニ圧の変化量の平均値が適宜設定した所定値以下の場合にはＥＧＲ開故障度合い大と判定し、インマニ圧の変化量の平均値が所定値より大きい場合にはＥＧＲ開故障度合い小と判定する。そして、ステップＳ２４０に進む。

【0056】

ステップＳ２４０では、エンジン負荷補正部６１は、ステップＳ２３０で判定したＥＧＲ開故障度合いが小であるか否かを判別する。ＥＧＲ開故障度合いが小である場合には（ステップＳ２４０にてＹｅｓ）、ステップＳ２５０に進む。ＥＧＲ開故障度合いが小でない、即ち大である場合には（ステップＳ２４０にてＮｏ）、ステップＳ２６０に進む。

【0057】

ステップＳ２５０では、エンジン負荷補正部６１は、故障小プレモード設定にする。故障小プレモードでは、例えば図７の実線に示すように、プレ運転時に通常プレモードよりエンジン２の負荷を大きく設定する。そして、本ルーチンを終了する。

【0058】

ステップＳ２６０では、エンジン負荷補正部６１は、故障大プレモード設定にする。故障大プレモードでは、例えば図７の一点鎖線に示すように、プレ運転時に故障小プレモードよりエンジン２の負荷を大きく設定する。そして、本ルーチンを終了する。

【0059】

なお、本実施形態において、通常プレモードは本発明の通常ウォームアップ運転モードに該当し、故障小プレモード及び故障大プレモードは本発明の故障ウォームアップ運転モードに該当する。また、本実施形態において、故障小プレモードあるいは故障大プレモードで設定されるエンジン２の負荷は、本発明の第二負荷に該当し、シリーズモードで設定される所定の負荷よりも小さく、通常プレモードで設定される第一負荷よりも大きい。

【0060】

また、図７に示すように、故障小プレモード及び故障大プレモードのいずれも、通常プレモードと同様に、エンジン始動直後のプレ運転において、排気浄化触媒５８の触媒温度が所定温度以上になるまで実行され、その後はエンジン負荷を要求出力に対応した運転になる。
なお、本制御において判定された後述する通常プレモード、故障大プレモード、故障小プレモードについては、エンジン停止及び車両電源オフされたとしても記憶され、次回のＥＧＲ故障判定制御が行うまではエンジン始動時に適用される。

【0061】

以上のように、本実施形態では、ＥＧＲ故障判定制御により、ＥＧＲバルブ５４が故障しているか否かでだけでなく、閉故障であるか否か、及び開故障であるか否かを判定する。そして、開故障であると判定した場合に、エンジン始動直後のプレ運転時において設定するエンジン負荷を、ＥＧＲ正常時よりも大きく設定する。これにより、ＥＧＲバルブ５４が開故障してＥＧＲガスが過剰に吸気通路５１に流入したとしても、エンジン運転の安定性を図ることができる。

【0062】

本実施形態では、ＥＶ走行モードからシリーズモードに切り替わる直前に、エンジン２を所定の低負荷で運転させるプレ運転（ウォームアップ運転）を行うことで、シリーズモードに切り替わった直後からエンジン運転の安定性及び排気性能を高めることができる。また、プレ運転時にはモータ４、６によって走行駆動するので、エンジン２の制御に拘わらず車両１の走行性能を確保することができる。

【0063】

更に、エンジン２の排気通路５２には排気浄化触媒５８が備えられているので、ＥＧＲバルブ５４の開故障時に、エンジン始動直後のプレ運転においてエンジン負荷を増加させることで、排気温度の上昇を促し排気浄化触媒５８の触媒温度を上昇させ、プレ運転時における排気浄化性能を向上させるとともに、プレ運転終了後すぐに排気浄化触媒５８における排気浄化性能を確保することができる。プレ運転終了後、即ち暖機後においてはエンジン２の運転安定性が向上し、エンジン温度も上昇しているので、このエンジン負荷の増加制御を行わないことで、不要な高負荷運転を抑制し、燃費性能を向上させることができる。

【0064】

また、プレ運転において、排気浄化触媒５８の温度が所定温度以上に上昇した場合には、故障小プレモード及び故障大プレモードを解除して通常プレモードとし、高負荷運転制御を終了させる。これにより、プレ運転において排気浄化触媒５８を活性化するためにエンジン負荷を必要以上に増加させることがなく、燃費性能を向上させることができる。
また、プレ運転においてはエンジン回転数を一定に制御するので、プレ運転での静粛性を向上させることができる。

【0065】

また、ＥＧＲ故障判定部６０及びエンジン負荷補正部６１は、ＥＧＲバルブ５４の開故障か否かを判定するだけでなく、インマニ圧の変化量に応じて開故障小及び開故障大といった開故障の度合いを判別している。そして、この開故障度合いに応じて故障小プレモード及び故障大プレモードに判別し、故障小プレモードではプレ運転時にエンジン負荷を小さく増加させ、故障大プレモードではプレ運転時にエンジン負荷を大きく増加させる。

【0066】

このように、開故障判定（故障判定）されたときのＥＧＲバルブ５４の開度に応じて、プレ運転時におけるエンジン負荷が設定されるので、ＥＧＲバルブ５４の故障態様に応じてエンジン２を適切にウォームアップ運転させることができる。
なお、故障小プレモード及び故障大プレモードにおいて、モータジェネレータ９の出力増加によってエンジン負荷を増加させるとよい。これにより、ＥＧＲバルブ５４の開故障状態でのプレ運転時にエンジン２の負荷を増加させることで、モータ４、６や車載電池１１に供給する電力を増加させ、車載電池１１の充電率の低下を抑制することができる。

【0067】

また、プレ運転中にアクセル操作等により要求出力が増加した場合には、プレ運転を中止し、要求出力に応じたエンジン負荷に設定するとよい。詳しくは、プレ運転において、エンジン２の要求出力に基づいて設定される排気還流量が、開故障時の排気還流量と、エンジン２の負荷の所定量の増加に伴う排気還流量の増加量との和よりも多い場合に、ウォームアップ運転を中止するとよい。

【0068】

これにより、ＥＧＲバルブ５４の開故障状態でのプレ運転時にエンジン負荷を増加させるに伴って増加した排気還流量よりも、エンジン２の要求出力に基づいて設定される排気還流量が多い場合には、要求出力に応じてエンジン２を作動させるとともに、エンジン２の負荷を増加させて迅速にエンジン２を暖機させることができる。
また、ＥＶモードからシリーズモードへ移行時にプレ運転が実行されるが、この走行モードの切り換えは、要求出力だけでなく、車載電池１１のＳＯＣにも基づいて判定される。例えば、ＥＶモードにおいて車載電池１１のＳＯＣが第１の所定値以下になった場合にＥＶモードに始動するが、上記のプレ運転は、この第１の所定値よりも若干高い第２の所定値に設定する。これにより、車載電池１１のＳＯＣが第１の所定値以下になる前にプレ運転が開始されるので、車載電池１１のＳＯＣがシリーズモードに切り替わる前にＥＧＲ故障判定を及び故障に応じたエンジン負荷制御を実行し、車載電池１１のＳＯＣが第１の所定値よりも低下することを抑制することができる。

【0069】

なお、ＥＧＲ故障判定制御の最中において、アクセル操作等により要求出力が増加してエンジン２のプレ運転を脱出して本格稼働し、その後要求出力が低下してＥＶ走行可能出力以下に低下した場合には、ＥＶモードに移行せずにエンジン稼働を継続し、ＥＧＲ故障判定制御が完了してからＥＶモードに移行するとよい。これにより、ＥＧＲ故障判定を継続して完了させることができる。

【0070】

以上で本発明の説明を終了するが、本発明は上記の実施形態に限定するものではない。
例えば、上記の実施形態では、ＥＧＲバルブ５４を作動制御して、ＥＧＲガスの温度及び圧力の変化に基づいて、ＥＧＲバルブ５４の開故障判定を行っているが、ＥＧＲガスの温度及び圧力のいずれか一方のみで開故障判定を行ってもよいし、他の方法で開故障判定を行ってもよい。また、開故障の程度を２段階に判定しているが、１段階でもよいし、多段階あるいはリニアに判定してもよい。開故障の程度に応じてプレ運転時におけるエンジン負荷を細かく制御することで、より効果的にかつ燃費を抑えてエンジン運転を安定させるとともに迅速にエンジン温度を上昇させることができる。

【0071】

また、上記実施形態では、ＥＧＲ故障判定部６０においてＥＧＲバルブ５４の開故障判定を行っているが、ＥＧＲバルブ５４の閉故障判定を行ってもよい。そして閉故障判定された場合に、上記実施形態と同様にプレ運転時においてＥＧＲバルブ５４の正常時に対してエンジン負荷を増加させることで、ＥＧＲバルブが閉故障していても走行に影響を及ぼさずエンジン運転の安定性を向上させることができる。

【0072】

また、ＥＧＲ故障判定部６０がエンジンコントロールユニット２２に備えられているが、ハイブリッドコントロールユニット２０に備えてもよいし、単独に車両１に備えられていてもよい。
また、例えば、上記実施形態の車両１はＰＨＥＶ車であるが、ＨＥＶ車のエンジンにも発明を適用できる。また、ガソリンエンジン車やディーゼルエンジン車のエンジンにも、発明を適用することができる。また本発明は、車両以外でも、ＥＧＲシステムを備えたエンジンに対して適用することができる。

【0073】

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

【0074】

なお、本出願は、２０２１年７月１９日出願の日本特許出願（特願２０２１－１１８８５３）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。

【符号の説明】

【0075】

１ 車両
２ エンジン
４ フロントモータ（モータ）
６ モータ（電動機）
９ モータジェネレータ（発電機）
１１ 車載電池（蓄電池）
１１ａ モニタリングユニット（充電率推定部）
２０ ハイブリッドコントロールユニット（走行モード切替制御部）
２２ エンジンコントロールユニット（制御部）
５０ ＥＧＲシステム（排気還流システム）
５３ ＥＧＲ通路（排気還流路）
５４ ＥＧＲバルブ（排気還流弁）
５８ 排気浄化触媒
５９ 触媒温度検出手段（触媒温度センサ）
６０ ＥＧＲ故障判定部（故障判定部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】