(57)【要約】【課題】酸素濃度センサの大気学習を適正に実施して酸素濃度の検出精度を向上させる。【解決手段】エンジンＥＣＵ４０は、排気通路１７において排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１８を有するエンジン１０と、エンジン１０以外の動力装置としてモータ２２を動力源として備える車両について、排気通路１７内が大気状態にあるときの酸素濃度センサ１８の出力値に基づいて同センサ出力値の大気学習を実施する。このエンジンＥＣＵ４０では、大気学習の実行条件が成立していることを判定し、同実行条件が成立していると判定された場合に、エンジン１０の運転を停止しかつモータ２２の駆動によりエンジン出力軸１９が回転されている状態とする。そして、エンジン出力軸１９を回転させた後、大気学習を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路において排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを有する内燃機関と、該内燃機関以外の動力装置とを動力源として備える車両に適用され、
前記排気通路内が大気状態にあるときの前記酸素濃度センサの出力値に基づいて同センサ出力値の大気学習を実施する酸素濃度センサの大気学習装置であって、
前記大気学習の実行条件が成立していることを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記実行条件が成立していると判定された場合に、前記内燃機関の運転が停止しかつ前記動力装置の駆動により機関出力軸が回転されている状態とする制御手段と、
前記制御手段により前記機関出力軸を回転させた後、前記大気学習を実施する学習実行手段と、
を備えることを特徴とする酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記実行条件の成立時点で前記内燃機関が運転停止中である場合に、前記内燃機関の運転停止状態での前記機関出力軸を回転させるのに要する負荷トルクに基づいて前記動力装置の駆動を制御する請求項１に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記実行条件の成立時点で前記内燃機関が運転中である場合に、同内燃機関の運転停止後において、同内燃機関の運転停止前の機関トルクと前記機関出力軸を回転させるのに要する負荷トルクとに基づいて前記動力装置の駆動を制御する請求項１又は２に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項４】
前記動力装置による前記機関出力軸の回転中に、前記内燃機関に流入する吸気量を調節する開閉弁を全開状態にする手段を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【請求項５】
前記実行条件が成立した時点で稼働中の前記内燃機関又は前記動力装置を対象としてその回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段により検出した前記内燃機関又は前記動力装置の回転速度に基づいて、前記動力装置による前記機関出力軸の回転開始から前記大気学習を実施するまでの所要期間を設定する設定手段と、
を備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の酸素濃度センサの大気学習装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃度センサの大気学習装置に関し、詳しくは、内燃機関の排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサの出力値の大気学習を実施する大気学習装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排ガスを対象に同ガス中の酸素濃度（空燃比）を検出する酸素濃度センサ（いわゆるＡ／Ｆセンサ）が知られている。この酸素濃度センサは、排ガス中の酸素濃度に応じてセンサ素子に流れる素子電流が変化するよう構成されている。内燃機関においては、センサ素子に流れる素子電流の計測結果を基に空燃比制御が実施される。
【０００３】
酸素濃度センサでは、製造ばらつきや経年変化等に起因して出力誤差が生じることがある。そこで、従来、車両減速時等の燃料カット期間では内燃機関の排気管内が大気状態になると判断し、同期間に酸素濃度センサで計測した計測値を大気の酸素濃度に相当する値とみなして、酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係の較正を行うための酸素濃度センサの大気学習を実施することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３９０３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、内燃機関による車両の駆動中に、大気学習のための十分な時間の燃料カット期間を確保できるとは限らない。すなわち、燃料カットの実行が開始されてから排気管内が大気状態になるまでには時間を要するため、大気学習が完了する前に燃料カット期間が終了してしまうことがある。この場合、センサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行うことができず、その結果、酸素濃度の検出精度が低下することが懸念される。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、酸素濃度センサの大気学習を適正に実施することができ、ひいては酸素濃度の検出精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
【０００８】
本発明は、排気通路において排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを有する内燃機関と、該内燃機関以外の動力装置とを動力源として備える車両に適用され、前記排気通路内が大気状態にあるときの前記酸素濃度センサの出力値に基づいて同センサ出力値の大気学習を実施する酸素濃度センサの大気学習装置に関するものである。そして、請求項１に記載の発明は、前記大気学習の実行条件が成立していることを判定する判定手段と、前記判定手段により前記実行条件が成立していると判定された場合に、前記内燃機関の運転が停止しかつ前記動力装置の駆動により機関出力軸が回転されている状態とする制御手段と、前記制御手段により前記機関出力軸を回転させた後、前記大気学習を実施する学習実行手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
酸素濃度センサの大気学習は一般に、内燃機関の運転中において、その運転状態が、排気通路内に大気状態を形成可能な状態（例えば燃焼停止状態）になるのを待って実施される。また、排気通路内を大気状態にするには、上記運転状態が所定時間継続される必要がある。ところが、内燃機関の運転状態は都度変化するため、上記運転状態が十分に長い時間継続されず、結果として大気学習を実施できないことが考えられる。
【００１０】
その点に鑑み、本発明では、動力源として内燃機関と内燃機関以外の動力装置（他の動力装置）とを備える車両において、大気学習の実行条件が成立した場合、内燃機関が運転状態であればその運転を停止させ（燃焼を停止させ）、運転停止状態であればその運転停止状態を維持する。そして、他の動力装置の駆動により、機関出力軸が回転された状態にする。これにより、排気通路内の掃気が行われ、酸素濃度センサ周辺に大気状態が形成される。つまり、内燃機関の運転状態が、排気通路内を大気状態にできる状態になるまで待つのではなく、内燃機関及び他の動力装置を制御することにより、その状態を積極的に作り出す。したがって、本発明によれば、大気学習を適正に実施することができ、ひいては酸素濃度の検出精度を向上させることができる。
【００１１】
他の動力装置の駆動により機関出力軸を回転状態とする場合、その回転に伴い他の動力装置の負荷が増大する。そのため、他の動力装置においてトルク損失が発生し、結果として他の動力装置から出力すべきトルクに見合うだけのトルクを車両の出力軸に伝達できないことが考えられる。したがって、内燃機関の運転停止中に、大気学習の実行条件が成立したのに伴い排気通路内の掃気を行う場合には、請求項２に記載の発明のように、前記内燃機関の運転停止状態での前記機関出力軸を回転させるのに要する負荷トルクに基づいて、前記動力装置の駆動を制御するとよい。
【００１２】
一方、内燃機関の運転中に、大気学習の実行条件が成立したのに伴い排気通路内の掃気を行う場合には、請求項３に記載の発明のように、同内燃機関の運転停止後において、同内燃機関の運転停止前の機関トルクと前記機関出力軸を回転させるのに要する負荷トルクとに基づいて前記動力装置の駆動を制御する。機関出力軸を回転状態にするのに要するトルク（負荷トルク）に加え、内燃機関の運転停止前のトルク（機関トルク）を他の動力装置から出力するよう他の動力装置を制御することにより、内燃機関の運転停止後において車両走行性を維持することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、前記動力装置による前記機関出力軸の回転中に、前記内燃機関に流入する吸気量を調節する開閉弁を全開状態にする。他の動力装置により機関出力軸が回転状態とされる場合、その回転が他の動力装置の負荷となり、他の動力装置において損失トルクが発生する。その点、上記構成とすることにより、内燃機関のポンピングロスを低減させることができ、その結果、他の動力装置の負荷を極力小さくすることができる。また、上記開閉弁を全開状態にすることにより、内燃機関への新気の流量を増大させることができ、酸素濃度センサ周辺の大気状態形成を促進させることができる。これにより、大気状態の形成に要する時間、すなわち排気通路内の掃気に要する掃気期間を短くすることができる。したがって、他の動力装置の負荷を低減させる上で好適である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記実行条件が成立した時点で稼働中の前記内燃機関又は前記動力装置を対象としてその回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出した前記内燃機関又は前記動力装置の回転速度に基づいて、前記動力装置による前記機関出力軸の回転開始から前記大気学習を実施するまでの所要期間を設定する設定手段と、を備える。
【００１５】
大気学習に際しては、大気学習の実施前に排気通路内の掃気を行うのに要する掃気期間、すなわち動力装置による機関出力軸の回転が開始されてから酸素濃度センサの大気出力値の読み取りまでの所要時間を極力短くすることが望ましい。また、掃気の所要時間は、車両運転状態に応じて変わり、大気学習の条件成立時点で稼働中の内燃機関又は動力装置の回転速度が大きいほど短くなると考えられる。この点、上記構成によれば、大気学習の条件成立時点で稼働中の内燃機関又は動力装置の回転速度に応じて、適正な掃気期間を設定できる。これにより、車両走行の適正化を図りつつ大気学習を実施できる。なお、大気学習の条件成立時点で稼働中の内燃機関又は動力装置の回転速度が大きいほど、掃気期間として短い期間が設定されるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両制御システムの全体概略構成図。
【図２】大気学習処理の処理手順を示すフローチャート。
【図３】エンジン走行時における大気学習処理の具体的な態様を説明するためのタイムチャート。
【図４】モータ走行時における大気学習処理の具体的な態様を説明するためのタイムチャート。
【図５】エンジン／モータ走行時における大気学習処理の具体的な態様を説明するためのタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、エンジンとモータとを動力源とするハイブリッド車両における車両制御システムの制御装置に具体化している。当該制御システムにおいては、エンジン電子制御ユニット（以下、エンジンＥＣＵという）とハイブリッド電子制御ユニット（以下、ハイブリッドＥＣＵという）とが設けられている。そして、エンジンＥＣＵを中枢として、エンジンにおける燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施し、ハイブリッドＥＣＵを中枢として車両のシステム全体を制御する。本制御システムの全体概略を示す構成図を図１に示す。
【００１８】
図１において、エンジン１０は例えば多気筒ガソリンエンジンであり、インジェクタ１１と点火装置（イグナイタ等）１２とを備えている。また、エンジン１０の吸気通路１３には、ＤＣモータ等のスロットルアクチュエータ１４によって開度調節されるスロットルバルブ１５が設けられている。スロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）は、スロットルアクチュエータ１４に内蔵されたスロットル開度センサ１６により検出される。スロットルバルブ１５を通過した空気（新気）は燃料と混合され、その混合気がエンジン１０の燃焼室で燃焼に供される。これにより、エンジンのピストン（図示略）が往復動してエンジン１０の出力軸（クランク軸）１９が回転される。
【００１９】
エンジン１０の排気通路１７には、排ガスを検出対象として混合気の空燃比（酸素濃度）を検出するための酸素濃度センサ１８が設けられている。酸素濃度センサ１８について詳しくは、センサ素子への電圧印加により排出ガス中の酸素濃度に比例した広域の空燃比信号を出力する広域検出タイプのＡ／Ｆセンサである。
【００２０】
エンジン１０の出力軸１９には、遊星ギアを用いた動力分配装置２０が接続されている。動力分配装置２０には、ギア軸２１ａを介して、電動機及び発電機として駆動可能なモータ２２が接続されており、ギア軸２１ｂ、ディファレンシャルギア２３及び駆動軸２４を介して車輪（駆動輪）２５が接続されている。すなわち、エンジン１０とモータ２２とが同一の駆動軸２４に動力を出力可能になっている。
【００２１】
動力分配装置２０には、エンジン１０とモータ２２との間の動力の伝達及び遮断を行うクラッチ機構２６が設けられている。クラッチ機構２６は、ハイブリッドＥＣＵ５０からの制御信号に基づいてその断続が制御される。つまり、クラッチ機構２６が切断状態にされると、モータ２２からエンジン１０への動力伝達が遮断され、クラッチ機構２６が接続状態にされると、モータ２２からエンジン１０に動力が伝達される。したがって、モータ２２が駆動され、かつエンジン１０が運転停止のときにクラッチ機構２６が接続状態であると、モータ２２からエンジン１０へ動力が伝達される、つまりモータ２２の回転によりエンジン１０が連れ回りされることになる。
【００２２】
モータ２２には、インバータ２７を介して高圧バッテリ２８が接続されている。モータ２２が発電機として駆動される場合には、モータ２２で発電した電力が、インバータ２７で交流から直流に変換された後、高圧バッテリ２８に蓄電される。一方、モータ２２が電動機として駆動される場合には、高圧バッテリ２８からの電力が、インバータ２７を介してモータ２２に供給される。
【００２３】
その他、本システムには、高圧バッテリ２８の他に、低圧バッテリ２９が設けられている。この低圧バッテリ２９からの電力供給により、システム起動されたり、インジェクタ１１や点火装置１２、スロットルアクチュエータ１４等といった電気負荷が駆動されたりする。低圧バッテリ２９は、クランク軸１９の回転に伴い交流電圧を誘起する図示しないオルタネータによって充電される。
【００２４】
エンジンＥＣＵ４０及びハイブリッドＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン１０や車両の駆動に関する各種制御を実施する。
【００２５】
具体的には、エンジンＥＣＵ４０は、エンジン１０の所定クランク角毎に矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ３１や、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ３２、低圧バッテリ２９の充電状態（電圧）を検出するバッテリセンサ３７、スロットル開度センサ１６等といったエンジン１０の運転状態を検出する各種センサ等からの検出信号を入力し、それらの各種信号に基づいて、燃料噴射量や点火時期等を演算してインジェクタ１１や点火装置１２の駆動を制御する。また、エンジンＥＣＵ４０は、ハイブリッドＥＣＵ５０と電気的に接続されており、ハイブリッドＥＣＵ５０からの制御信号に基づいてエンジン１０を制御する。
【００２６】
ハイブリッドＥＣＵ５０は、イグニッションスイッチ３３や、アクセル操作量を検出するアクセルセンサ３４、ブレーキ操作量を検出するブレーキセンサ３５、車速を検出する車速センサ３６、高圧バッテリ２８の充放電電流を検出する電流センサ３８、モータ２２の回転速度を検出するモータ回転速度センサ３９等から検出信号を入力し、それらの各種信号に基づいて、モータ２２やクラッチ機構２６、インバータ２７等の駆動を制御する。また、ハイブリッドＥＣＵ５０は、電流センサ３８の検出値に基づいて高圧バッテリ２８の残容量（ＳＯＣ）を演算する。ハイブリッドＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ４０と各種制御信号やデータ等のやり取りを行い、エンジン１０の燃費効率を考慮した車両走行モードにより、エンジン１０及びモータ２２を制御する。
【００２７】
詳しくは、例えば発進時や低負荷走行時のようにエンジン１０の燃費効率が悪い領域では、エンジン１０を運転停止状態にして、モータ２２の動力のみで車輪２５を駆動する（モータ走行モード）。このモータ走行モード中にエンジン１０を始動する場合には、高圧バッテリ２８に蓄えられた電力を、インバータ２７を介してモータ２２に供給し、これにより出力されるモータ２２の動力でエンジン１０の出力軸１９を回転する（クランキングを行う）。このクランキング状態では、クラッチ機構２６が接続状態にされている。
【００２８】
通常走行時では、エンジン１０の動力により車輪２５を駆動する（エンジン走行モード）。これに対し、車両加速時や高負荷走行時では、エンジン１０の動力を車輪２５の駆動に使用するとともに、高圧バッテリ２８に蓄えられた電力を、インバータ２７を介してモータ２２に供給し、これにより出力されるモータ２２の動力で車輪２５を駆動する。つまり、エンジン１０とモータ２２との動力で車輪２５を駆動する（エンジン／モータ走行モード）。
【００２９】
上記システムでは、エンジンＥＣＵ４０により、酸素濃度センサ１８を対象にして、同センサ１８の出力値と酸素濃度との関係の較正を行うための処理として大気学習が実施される。大気学習について詳しくは、車両運転中にエンジン１０への燃料供給が停止される期間（例えば車両減速中の燃料カット期間）では、酸素濃度センサ１８の周辺が大気に準ずる酸素濃度になっていると判断し、そのときの酸素濃度センサ１８の出力値に基づいて、センサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行う。より具体的には、例えば燃料カットが実施されている期間において同センサ１８の出力値Ｖａｔｍを読み取り、その読み取った出力値Ｖａｔｍと、ＲＯＭに予め記憶された大気状態での基準出力値Ｖｓｔｄとの比から学習値Ｆｌｅａ（＝Ｖｓｔｄ／Ｖａｔｍ）を算出して、これをＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭ等のバックアップ用メモリに記憶する処理である。そして、大気学習により求めた学習値Ｆｌｅａを用いて、酸素濃度センサ１８の実際の出力値Ｖａｆを、下記の式（１）により、製造ばらつきや経時劣化等による出力誤差を含まない値Ｖｌｅａにする。
Ｖｌｅａ＝Ｖａｆ×Ｆｌｅａ      …式（１）
しかしながら、車両運転中では、エンジン１０の運転状態が都度変化するため、十分な長さの燃料カット期間を確保することができず、イグニッションスイッチ３３がオンされてからオフされるまでの間に大気学習を実施できないことが考えられる。つまり、燃料カット開始直後では排気通路１７に混合気が残存しているため、燃料カットの実行が開始されてから排気通路１７内が大気状態になるまでには十分な時間を要する。そのため、燃料カットが開始されたとしても、大気学習が完了する前にその燃料カット期間が終了してしまうことがある。この場合にはセンサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行うことができず、その結果、酸素濃度センサ１８による酸素濃度の検出精度が低下する。
【００３０】
上記に鑑み、エンジン１０の運転停止中に大気学習を実施することが考えられる。例えば、イグニッションスイッチ３３のオン直後では、車両停止中に排気通路１７内に大気が導入されることで、酸素濃度センサ１８の周辺が大気状態になっていると推測される。したがって、イグニッションオン直後に大気学習を実施することにより、その大気学習を精度よく実施できるとも考えられる。ところが、車両停止に伴うエンジン運転停止期間では、インジェクタ１１から燃料が漏れ出たり、オイルパンに貯留された燃料が気化したりすることにより、排気通路１７内が大気状態になっているとは必ずしも言えない。そのため、大気学習を適正に実施することができないおそれがある。この点を考慮すると、大気学習はできるだけ車両走行中に、より具体的には、エンジン１０の出力軸１９を回転可能な状況下で、排気通路１７内の掃気を適正に行った後に実施するのが望ましいと言える。
【００３１】
そこで、本実施形態では、エンジン１０とエンジン１０以外の動力装置としてのモータ２２とを動力源とするハイブリッド車両について、大気学習の実行条件が成立していると判定された場合に、エンジン１０の運転を停止しかつモータ２２の駆動によりエンジン出力軸１９が回転されている状態とする。そして、エンジン出力軸１９を回転させた後、大気学習を実施する。
【００３２】
より具体的には、大気学習の実行条件の成立時点での走行モードがモータ走行モードの場合にはエンジン１０を運転停止のままにし、エンジン走行モード又はエンジン／モータ走行モードの場合にはエンジン１０の運転を停止する。そして、いずれの場合においても、モータ２２の動力により車輪２５を駆動するとともに、クラッチ機構２６を接続状態にすることでモータ２２の回転によりエンジン１０の連れ回りを行う。これにより、排気通路１７内の掃気が適正に行われるようにする。また、本実施形態では、大気学習の実行条件の成立時点での走行モードがエンジン走行モード又はエンジン／モータ走行モードの場合には、エンジン１０の運転停止前にエンジン１０から出力していたトルク（機関トルク）がモータ２２から出力されるようモータ２２の駆動を制御する。これにより、エンジン１０を運転停止状態にすることによって車両走行性が低下するのを回避する。
【００３３】
図２は、大気学習処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、エンジンＥＣＵ４０により所定周期毎に実行される。
【００３４】
図２において、まずステップＳ１０１では、掃気開始フラグＦＴに値０がセットされているか否かを判定する。掃気開始フラグＦＴは、排気通路１７の強制掃気が開始されていることを示すフラグであり、強制掃気が開始されている場合に値１にセットされる。
【００３５】
未だ排気通路１７の強制掃気が開始されていない場合には、ステップＳ１０１で肯定判定されてステップＳ１０２へ進み、イグニッションオンから現時点までに大気学習を実施済みか否か判定する。本実施形態では、イグニッションオン以後に大気学習を実施した場合に大気学習完了フラグＦＡの値を値０から値１にセットするようにしており、大気学習完了フラグＦＡに基づいて上記判定を行う。イグニッションオンから現時点までの間において、燃料カット期間に大気学習を実施した後か又は本ルーチンの実行により大気学習を実施した後であれば、大気学習完了フラグＦＡに値１がセットされているため、ステップＳ１０２で肯定判定され、そのまま本処理を終了する。一方、イグニッションオンから現時点までに大気学習が未実施であればステップＳ１０３へ進み、学習実行条件が成立しているか否かを判定する。
【００３６】
学習実行条件について本実施形態では、排気通路１７内を適正に（短時間に）掃気可能な車両運転状態に関する条件として設定されている。すなわち、車両の運転状態に適した走行モードで車両走行を実施する観点からすると、大気学習のための掃気期間は極力短くするのが望ましい。また、掃気の所要時間は、車両運転状態に応じて異なり、モータ２２の回転によるエンジン連れ回りによって掃気を行う場合であれば、モータ２２の回転速度が大きいほど短くなる。これに鑑み、本実施形態では、掃気期間におけるモータ２２の回転速度を所定値以上にできる車両運転状態として学習実行条件を設定してある。具体的には、
（１）車速センサ３６の出力値に基づき算出される車速が所定速度以上であること
（２）エンジン運転状態である場合に、クランク角センサ３１の出力値に基づき算出されるエンジン回転速度が判定値以上であること
（３）エンジン運転状態である場合に、エンジン負荷が判定値以上であること、具体的にはスロットル開度センサ１６の出力値に基づき算出されるスロットル開度が判定値以上であること
（４）モータ駆動状態である場合に、モータ回転速度センサ３９の出力値に基づき算出されるモータ回転速度が判定値以上であること
の少なくともいずれかを含む。なお、上記（３）については、エンジン１０からギア軸２１ｂへ出力されている機関トルクをモータトルクに置き換えた際にモータ走行が可能なエンジン負荷領域として設定されている。
【００３７】
さらに、上記（１）〜（４）に加え、バッテリに関する条件として、
（５）電流センサ３８の出力値に基づき算出される高圧バッテリ２８のＳＯＣが所定値以上であること
（６）バッテリセンサ３７の出力値に基づき算出される低圧バッテリ２９の電圧が所定値以上であること
の少なくともいずれかを含むものとしてもよい。高圧バッテリ２８のＳＯＣが低すぎる場合には、モータ走行を長い時間継続できず、排気通路１７内の掃気途中でエンジン１０を運転状態にする必要が生じるからである。また、低圧バッテリ２９の充電状態が悪化している場合にエンジン１０の駆動を停止すると、オルタネータによる低圧バッテリ２９の充電を行うことができず、大気学習後において、インジェクタ１１等の電気負荷を駆動できなくなるおそれがあるからである。
【００３８】
学習実行条件が成立している場合には、ステップＳ１０４へ進み、クラッチ機構２６を切断状態から接続状態に切り替えるようハイブリッドＥＣＵ５０に要求信号を出力する。これにより、クラッチ機構２６の接続が開始される。
【００３９】
続くステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理では、学習実行条件が成立した時点での車両走行モードに応じてエンジン１０及びモータ２２を制御する。つまり、学習実行条件成立時点での車両走行モードがモータ走行モードの場合には、そのままモータ走行を継続し、モータ走行モード以外の場合には、エンジン１０の運転を停止してモータ走行モードへ移行する。
【００４０】
具体的には、ステップＳ１０５で、学習実行条件成立時点での車両走行モードがモータ走行モードか否かを判定する。モータ走行モードと判定された場合には、ステップＳ１０６へ進み、エンジン１０の運転停止状態でのエンジン出力軸１９を回転させるのに要する負荷トルクに基づいてモータ２２の駆動を制御するようハイブリッドＥＣＵ５０に要求信号を出力する。
【００４１】
すなわち、排気通路１７の掃気を行うべく、モータ２２の回転によりエンジン１０の連れ回りを行う場合、エンジン１０がモータ回転の負荷（モータ出力軸負荷）となり、モータ２２においてトルク損失が発生する。この場合、モータ２２からギア軸２１ｂへ伝達される実トルクが、ドライバの車両駆動要求に見合うトルクよりも小さくなってしまう。そこで、排気通路１７内の掃気のためのモータ走行時には、ドライバからの駆動要求に基づき設定されるトルクに加え、エンジン運転停止状態でのエンジン出力軸１９を回転させるのに要する負荷トルク、すなわちエンジン１０の連れ回りに要する負荷トルクが、モータ２２からギア軸２１ａに出力されるよう目標トルクを設定する。これにより、エンジン１０の運転停止の前後において、駆動軸２４に伝達される実トルクが変化しないようにする。
【００４２】
目標トルクの設定について具体的には、例えば、クラッチ機構２６の接続状態に応じてモータ２２の目標トルクが設定されるように、クラッチ機構２６の接続要求からの経過時間と目標トルクとの関係をマップとして予めＲＯＭに記憶しておき、そのマップにより現在の経過時間に対応する目標トルクを設定する。本実施形態では、クラッチ機構２６が切断状態から接続状態になるにつれて（例えばクラッチ機構２６の接続要求からの経過時間が長くなるにつれて）目標トルクが大きくなり、かつクラッチ機構２６が接続状態になった後は目標トルクが一定になるようにクラッチ機構２６の接続状態と目標トルクとの関係が規定されている。
【００４３】
一方、学習実行条件成立時の車両走行モードがエンジン走行モード又はエンジン／モータ走行モードの場合には、ステップＳ１０７へ進み、インジェクタ１１による燃料噴射及び点火装置１２による点火を停止することにより、エンジン１０の燃焼を停止する。また、エンジン１０の燃焼停止と同時に、エンジン１０の運転停止前のエンジントルクとエンジン出力軸１９を回転させるのに要する負荷トルクとに基づいてモータ２２の駆動を制御するようハイブリッドＥＣＵ５０に要求信号を出力する。すなわち、ドライバからの駆動要求に基づき設定されるトルクに加え、エンジン１０の連れ回りによる負荷トルクが、モータ２２からギア軸２１ａに出力されるよう目標トルクを設定する。
【００４４】
目標トルクについて具体的には、学習実行条件が成立した時点で稼働中のエンジン１０を運転停止状態にする場合には、同時点でのモータ出力トルク（エンジン走行モードの場合は値０）に加え、エンジン１０の運転停止前のエンジントルクと、エンジン出力軸１９を回転させるのに要する負荷トルクとが、エンジン１０の運転停止後にモータ２２から出力されるように目標トルクを設定する。負荷トルクの設定については上記と同様に、クラッチ機構２６が切断状態から接続状態になるにつれて目標トルクが大きくなり、かつクラッチ機構２６が接続状態になった後は目標トルクが一定になるようにする。
【００４５】
さて、ステップＳ１０８では、スロットルアクチュエータ１４を駆動してスロットルバルブ１５を開方向に駆動し、スロットルバルブ１５を全開状態にする。その後、ステップＳ１０９で、掃気開始フラグＦＴに値１をセットする。
【００４６】
続くステップＳ１１０では、排気通路１７内が大気状態になったか否かを判定する。ここで、排気通路１７内が大気状態になったことは、スロットル全開状態になってからの経過時間が判定値以上になったことや、スロットル全開状態になってからの吸入空気量の積算値が判定値以上になったこと等に基づいて判定する。そして、排気通路１７内が大気状態になったと判定された場合に、ステップＳ１１１へ進み、大気学習を実行する。つまり、酸素濃度センサ１８周辺を強制的に大気状態にした後の酸素濃度センサ１８の出力値Ｖａｔｍと、基準出力値Ｖｓｔｄとの比から学習値Ｆｌｅａを算出し、これをバックアップ用メモリに記憶する。その後、大気学習完了フラグＦＡに値１をセットするとともに、掃気開始フラグＦＴを値０にリセットする。なお、大気学習完了フラグＦＡは、イグニッションオフに伴い値０にリセットされる。
【００４７】
なお、大気学習完了フラグＦＡを値１にセットする際、酸素濃度センサ１８周辺を強制的に大気状態にした後の酸素濃度センサ１８の出力値Ｖａｔｍと、基準出力値Ｖｓｔｄとを比較し、両者の差が所定値以内である場合に大気学習完了フラグＦＡを値１にセットするとしてもよい。つまり、出力値Ｖａｔｍと基準出力値Ｖｓｔｄとの差が所定値よりも大きい場合には、再度大気学習を実施する。そして、大気学習が所定回数以上実施されたことにより、例えば酸素濃度センサ１８の異常有りと診断する。
【００４８】
次に、本実施形態の大気学習の具体的な態様を図３〜図５のタイムチャートを用いて説明する。なお、図３は、学習実行条件が成立した時点での車両走行モードがエンジン走行モードの場合を示し、図４はモータ走行モードの場合を示し、図５はエンジン／モータ走行モードの場合を示している。
【００４９】
まず、エンジン走行モードでの車両走行時に学習実行条件が成立して大気学習を実施する場合の態様を、図３を用いて説明する。車両走行中において、イグニッションオンから現時点までに大気学習が未だ実施されていないとき（大気学習完了フラグＦＡ＝０）に学習実行条件が成立すると、その成立タイミングｔ１１で、エンジン１０の運転が停止されるとともに、モータ２２の駆動が開始される。また、クラッチ機構２６の接続動作が開始され、スロットルバルブ１５が開側へ駆動される。その後、タイミングｔ１２でクラッチ機構２６が完全接続状態になり、タイミングｔ１３でスロットルバルブ１５が全開状態になると、そのタイミングｔ１３からの経過時間の計測が開始される。
【００５０】
ここで、モータ２２の出力トルク（モータ２２からギア軸２１ａへの伝達トルク）については、まずタイミングｔ１１で、エンジン運転停止前のエンジントルクＴｒ１がモータトルクとして置き換えられることにより、モータトルクがＴｒ１に上昇する。その後のタイミングｔ１１〜ｔ１２の期間では、クラッチ機構２６が接続状態に移行するにつれて、モータ２２の出力トルクが徐々に大きくなる。また、タイミングｔ１２以降では、ドライバからの駆動要求に基づき設定されるトルク（Ｔｒ１）と、クラッチ完全接続状態でのエンジン１０の連れ回りによる負荷トルクＴｒ２との合計分がモータ２２から出力される。そのため、エンジン１０の運転停止やクラッチ接続によっては、駆動軸２４への伝達トルク（最終トルク）が変動しない。
【００５１】
ｔ１３以降の期間では、クラッチ機構２６が接続状態になっているため、モータ２２の回転によりエンジン１０が連れ回りされ、その連れ回りによって吸気通路１３へ新気が導入される。また、その導入された新気が残存気体と入れ替わることにより、酸素濃度センサ１８周辺が大気状態にされる。このとき、スロットルバルブ１５が全開状態になっているため、エンジン１０のポンピングロスが低減され、エンジン１０の連れ回りによるモータ負荷が極力低減される。また、スロットル全開によりエンジン１０への新気導入が促進され、酸素濃度センサ１８の周辺が速やかに大気状態にされる。更に、この期間では、ドライバからの駆動要求に基づくトルクはモータ２２から出力されているため、排気通路内を大気状態にするのに十分な時間、エンジン１０の運転停止状態が継続される。そして、タイミングｔ１４で、スロットル全開からの経過時間が判定値ＴＨを超えると、大気学習が実施される。
【００５２】
なお、大気学習実行中のスロットル開度について、本実施形態では、図３に示すように、エンジン１０の連れ回りによるモータ負荷を低減させる観点から、全開状態のままとする。
【００５３】
大気学習が完了すると、その完了タイミングｔ１５で、大気学習完了フラグＦＡに値１がセットされる。大気学習完了後は、各種センサ等からの検出信号の入力結果に応じた車両走行モードでエンジン１０やモータ２２等の駆動が制御される。
【００５４】
次に、モータ走行モードでの車両走行時に学習実行条件が成立して大気学習を実施する場合の態様を、図４を用いて説明する。大気学習完了フラグＦＡが値０のときに学習実行条件が成立すると、その成立タイミングｔ２１で、クラッチ機構２６の接続動作が開始され、スロットルバルブ１５が開側へ駆動される。なお、本図ではモータ走行モードを想定していることから、タイミングｔ２１の時点で既にエンジン１０が運転停止状態になっており、モータ２２が駆動されている。その後、タイミングｔ２２でクラッチ機構２６が完全接続状態になり、タイミングｔ２３でスロットルバルブ１５が全開状態になると、そのｔ２３からの経過時間の計測が開始される。そして、タイミングｔ２４で、スロットル全開からの経過時間が判定値ＴＨを超えると、大気学習が実施される。
【００５５】
モータ２２の出力トルクについては、タイミングｔ２１以前で、ドライバからの駆動要求に基づき設定されるトルクＴｒ３が出力されている。そして、タイミングｔ２１〜ｔ２２の期間で、クラッチ機構２６が接続状態に移行するにつれて、モータ２２の出力トルクが徐々に大きくなり、タイミングｔ２２以降で、クラッチ完全接続状態でのエンジン１０の連れ回りによる負荷トルクＴｒ４と、トルクＴｒ３との合計分がモータ２２から出力される。
【００５６】
また、エンジン／モータ走行モードでの車両走行時に学習実行条件が成立して大気学習を実施する場合については、基本的にはエンジン走行モードの場合（図３）と同様である。すなわち、図５において、大気学習完了フラグＦＡが値０のときに学習実行条件が成立すると、その成立タイミングｔ３１で、エンジン１０の運転が停止され、モータ２２の駆動が開始される。また、クラッチ機構２６の接続動作が開始され、スロットルバルブ１５が開側へ駆動される。その後、タイミングｔ３２でクラッチ機構２６が完全接続状態になり、タイミングｔ３３でスロットルバルブ１５が全開状態になると、そのｔ３３からの経過時間の計測が開始される。そして、タイミングｔ３４で、スロットル全開からの経過時間が判定値ＴＨを超えると、大気学習が実施される。
【００５７】
モータ２２の出力トルクについては、まずタイミングｔ３１で、エンジン運転停止前のエンジントルクＴｒ６がモータトルクに置き換えられることにより、ｔ３１でのモータトルクが、エンジン駆動停止前のモータトルクＴｒ５からＴｒ６だけ上昇する。その後のタイミングｔ３１〜ｔ３２の期間では、クラッチ機構２６が接続状態に移行するにつれて、モータ２２の出力トルクが徐々に大きくなる。また、タイミングｔ３２以降では、ドライバからの駆動要求に基づき設定されるトルク（Ｔｒ５＋Ｔｒ６）と、クラッチ完全接続状態でのエンジン１０の連れ回りによる負荷トルクＴｒ７との合計分がモータ２２から出力される。
【００５８】
以上、詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００５９】
動力源としてエンジン１０とモータ２２とを備えるハイブリッド車両において、大気学習の実行条件が成立していると判定された場合に、エンジン１０の運転を停止しかつモータ２２の駆動によりエンジン出力軸１９が回転されている状態とし、その後、大気学習を実施する構成としたため、例えば車両減速中の燃料カット期間になるまで待つことなく、排気通路１７内の掃気を十分に行うことができ、その結果、酸素濃度センサ１８周辺を大気状態にすることができる。したがって、大気学習を適正に実施することができ、ひいては酸素濃度の検出精度を向上させることができる。
【００６０】
エンジン運転停止中に大気学習の実行条件が成立したのに伴い排気通路１７内の掃気を行う場合には、エンジン１０の運転停止状態でのエンジン出力軸１９を回転させるのに要する負荷トルクに基づいてモータ２２の駆動を制御する構成としたため、エンジン１０の連れ回りに起因して、モータ２２からギア軸２１ｂへの伝達トルクが低下するのを抑制することができる。その結果、車両走行性を維持することができる。また、車両走行性を維持したまま、酸素濃度センサ１８周辺を大気状態にするのに十分な時間を確保することができる。
【００６１】
エンジン運転中に大気学習の実行条件が成立したのに伴い排気通路１７内の掃気を行う場合には、エンジン１０の運転停止前のエンジントルクとエンジン出力軸１９を回転させるのに要する負荷トルクとに基づいてモータ２２の駆動を制御する構成としたため、エンジン出力軸１９を回転状態にするのに要するトルク（負荷トルク）に加え、エンジン１０の運転停止前のトルクをモータ２２から出力させることができる。その結果、エンジン１０の運転停止後において車両走行性を維持することができる。また、車両走行性を維持したまま、酸素濃度センサ１８周辺を大気状態にするのに十分な時間を確保することができる。
【００６２】
学習実行条件成立後にモータ２２の回転によりエンジン出力軸１９を回転させる場合にスロットルバルブ１５を全開状態にする構成としたため、エンジン１０への新気の流量を増大させることができ、その結果、酸素濃度センサ１８周辺の大気状態形成を促進させることができる。これにより、大気状態の形成に要する時間を短くすることができ、モータ負荷を低減させることができる。また、クラッチ機構２６が動力伝達状態にされることで、モータ２２の回転力によりエンジン１０が連れ回され、その連れ回りによるエンジン１０のポンピングロスによりモータ２２において負荷トルクが発生するところ、スロットルバルブ１５を全開状態にすることにより、エンジン１０のポンピングロスを極力小さくすることができる。その結果、モータ負荷を低減させることができる。
【００６３】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６４】
・酸素濃度センサ１８の出力値に基づき空燃比フィードバック制御が実施される場合、都度のフィードバック補正値に基づき算出される空燃比学習値が判定値よりも大きいことを条件に図２の大気学習処理を実施する構成とする。ここで、空燃比フィードバック制御においては、エンジン１０の経時変化や製造誤差などに応じて空燃比学習値を算出し、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。ところが、空燃比学習値が大きすぎる場合には、酸素濃度センサ１８に何らかの異常発生の可能性がある。したがって、空燃比学習値が判定値よりも大きい場合に、上記大気学習処理を実施することで、センサ出力値と酸素濃度との関係の較正を行うとよい。具体的には、上記（１）〜（４）の少なくともいずれかが成立し、かつ空燃比学習値が判定値よりも大きいと判定された場合に、図２の大気学習処理を実施する。
【００６５】
・学習実行条件が成立した時点で稼働中のエンジン１０又はモータ２２の回転速度を検出し、その回転速度に基づいて、モータ２２によるエンジン出力軸１９の回転開始から大気学習を実施するまでの所要期間、すなわち大気学習に際し排気通路１７内の掃気が実施される掃気期間を設定する。具体的には、大気学習の条件成立時点で稼働中のエンジン１０又はモータ２２の回転速度が大きいほど、掃気期間を短く設定する。そして、モータ２２によるエンジン出力軸１９の回転開始タイミングから、上記設定した掃気期間が経過した後、大気学習を実施する。つまり、大気学習に際しては、大気学習の実施前における掃気期間を極力短くすることが望ましい。また、掃気の所要時間は、車両運転状態に応じて異なり、大気学習の条件成立時点で稼働中のエンジン１０又はモータ２２の回転速度が大きいほど短くなると考えられる。したがって、上記構成とすることにより、大気学習の条件成立時点で稼働中のエンジン１０又はモータ２２の回転速度に応じて、適正な掃気期間を設定することができる。これにより、車両走行の適正化を図りつつ大気学習を実施できる。
【００６６】
・上記実施形態では、学習実行条件の成立した場合に、その成立タイミングで、エンジン１０が運転停止状態であり、かつモータ２２が駆動状態であるようにエンジン１０及びモータ２２を制御したが、エンジン１０の運転停止タイミング及びモータ２２の駆動開始タイミングについては、学習実行条件の成立タイミングに限定しない。例えば、エンジン走行モードでの車両走行中に学習実行条件が成立した場合、その成立タイミング（図３のｔ１１）で、まずモータ２２の空転を開始し、その後、クラッチ機構２６が完全接続状態になったタイミング（図３のｔ１２）で、エンジン１０の運転を停止させるとともに、モータ２２から動力を出力させる。
【００６７】
・学習実行条件の成立タイミングでクラッチ機構２６の接続開始を行ったが、これに限定せず、学習実行条件の成立タイミングよりも後にクラッチ機構２６の接続開始を行ってもよい。また、スロットルバルブ１５を全開状態にするタイミングも特に限定せず、クラッチ機構２６が完全接続状態になる前か、又は完全接続状態になると同時にスロットル全開になるようにしてもよい。
【００６８】
・学習実行条件の成立に伴いエンジン１０を駆動停止状態にした後のモータ２２の出力トルクを、エンジン１０の温度（例えばエンジン冷却水温）に応じて可変に設定する。ここで、エンジン温度が低いほど、エンジン１０のフリクションが大きくなる結果、エンジン停止状態でクラッチ機構２６を接続状態にした際のモータトルクの損失分、すなわちエンジン１０の連れ回りによるモータ２２の負荷トルクが大きくなる。したがって、上記構成とすることにより、エンジン１０の連れ回りによるモータ２２の負荷トルクに相応するトルクをモータ２２から出力させることができる。これにより、車両の走行性が低下するのを好適に抑制できる。
【００６９】
・上記実施形態において、排気通路１７内の掃気完了に伴いクラッチ機構２６を動力遮断状態とし、その後、前記大気学習を実行する構成とする。より具体的には、学習実行条件が成立した時点（例えば図３のｔ１１）でクラッチ機構２６を動力伝達状態とし、その後、排気通路１７内が大気状態になったと判定された時点（例えば図３のｔ１４）でクラッチ機構２６を動力遮断状態とする。この構成によれば、排気通路１７内の掃気期間でのみ、クラッチ機構２６が動力伝達状態とされる。そのため、モータ２２について、エンジン出力軸１９を回転させるのに要する負荷トルクを最小限に抑えることができる。
【００７０】
・上記実施形態では、スロットルバルブ１５を全開状態にして大気学習を実施したが、排気通路１７内の掃気完了に伴いスロットルバルブ１５を全開状態から閉側に駆動し（例えば全閉状態にし）、その状態で大気学習を実施してもよい。大気学習時にスロットルバルブ１５が全開状態よりも閉側になることにより、排気通路内の排気流速を小さくすることができる。これにより、酸素濃度センサ１８の大気出力値の読み取り時において酸素濃度センサ１８周辺のガス雰囲気を安定させることができ、センサ出力を安定化させる上で好適である。
【００７１】
・上記実施形態では、エンジンＥＣＵ４０が大気学習処理を実施する構成としたが、ハイブリッドＥＣＵ５０が大気学習処理を実施する構成としてもよい。
【００７２】
・上記実施形態では、動力源としてエンジン１０とモータ２２とを備える車両について説明したが、エンジン１０とエンジン１０以外の動力装置とを備え、かつエンジン１０以外の動力装置のみでの車両駆動が可能な車両であれば、上記構成のハイブリッド車両に限定しない。また、エンジン１０はガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０…エンジン、１５…スロットルバルブ（開閉弁）、１７…排気通路、１８…酸素濃度センサ、１９…クランク軸、２０…動力分配装置、２２…モータ（動力装置）、２６…クラッチ機構（クラッチ手段）、４０…エンジンＥＣＵ（制御手段、学習実行手段、クラッチ手段）、５０…ハイブリッドＥＣＵ。
【図１】
2011021567.tif 000003
【図２】
2011021567.tif 000004
【図３】
2011021567.tif 000005
【図４】
2011021567.tif 000006
【図５】
2011021567.tif 000007