專利名稱：汽車及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車及其控制方法。
背景技術(shù)：
在過去，在包括內(nèi)燃機(jī)的汽車中，提出一種在從停止?fàn)顟B(tài)使內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)，在進(jìn)行燃料噴射和點(diǎn)火等燃燒控制之前，通過拖動(dòng)(モ一タリング)確保內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)的充分負(fù)壓后進(jìn)行燃燒控制的方案(例如特開2001-304007號(hào)公報(bào))。根據(jù)該汽車，由于在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管和氣缸內(nèi)的空氣量減少之前使燃燒控制延遲，與剛拖動(dòng)后就進(jìn)行燃料噴射和點(diǎn)火的情況相比，能夠降低起動(dòng)時(shí)的沖擊。
但是在上述汽車中，雖然考慮了起動(dòng)時(shí)的沖擊，但是沒有考慮對內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒的觸媒狀態(tài)。即，在由拖動(dòng)確保內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)的充分負(fù)壓后開始燃燒控制時(shí)，燃燒控制的開始時(shí)間延遲。因而，在排氣凈化觸媒處于低溫狀態(tài)時(shí)，由于排氣凈化觸媒一般還沒有活性化，不能發(fā)揮充分的觸媒凈化能力，因而在進(jìn)氣管或氣缸內(nèi)存在未燃燃料時(shí)，例如在內(nèi)燃機(jī)停止運(yùn)行期間發(fā)生燃料從進(jìn)行燃料噴射的噴射器慢慢地泄漏現(xiàn)象等情況下，擔(dān)心該未燃燃料由排氣凈化觸媒不能充分凈化的期間延長。而且，在拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)期間，進(jìn)氣管和氣缸內(nèi)的空氣直接地輸送到排氣凈化觸媒，但是當(dāng)排氣凈化觸媒處于高溫狀態(tài)下時(shí)，如果燃燒控制的開始時(shí)間延遲，則由于排氣凈化觸媒暴露在空氣中的時(shí)間變長，擔(dān)心會(huì)促進(jìn)其劣化。如上所述，由于排氣凈化觸媒的觸媒狀態(tài)的不同，通過使燃燒控制延遲，擔(dān)心會(huì)引起排放惡化，促進(jìn)排氣凈化觸媒的劣化等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題提出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種汽車及其控制方法，其能夠使內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊降低，并且能夠抑制由觸媒狀態(tài)引起的問題。
本發(fā)明采用下述方案實(shí)現(xiàn)上述目的。
即，本發(fā)明的汽車包括能夠拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的拖動(dòng)裝置；對所述內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒；對所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)進(jìn)行檢測的觸媒狀態(tài)檢測裝置；判定吸入所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的吸入空氣量是否處于規(guī)定少量范圍的氣缸內(nèi)空氣量判定裝置；內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置，在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置所檢測的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述氣缸內(nèi)空氣量判定裝置判定為吸入所述氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于所述規(guī)定少量范圍內(nèi)后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒，而當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置檢測到的所述排氣凈化觸媒不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述氣缸內(nèi)空氣量判定裝置判定為吸入所述氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于所述規(guī)定少量范圍內(nèi)之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒。
在該汽車中，在使內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)排氣凈化觸媒處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，吸入氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于規(guī)定少量范圍內(nèi)后，開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而能夠降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊。另一方面，排氣凈化觸媒的狀態(tài)不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在吸入內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的吸入空氣量變成規(guī)定少量范圍內(nèi)之前，開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而雖然難以降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊，但是能夠抑制由排氣凈化觸媒的不適當(dāng)狀態(tài)而引起的、伴隨著燃燒控制開始時(shí)間的延遲在拖動(dòng)中產(chǎn)生的問題。而且，規(guī)定少量范圍，例如，可以作為在拖動(dòng)后進(jìn)行燃燒控制時(shí)產(chǎn)生的起動(dòng)時(shí)沖擊不給駕駛員帶來不舒適感的程度的吸入氣缸內(nèi)的吸入空氣量，通過實(shí)驗(yàn)確定。
在本發(fā)明的汽車中，所述規(guī)定少量范圍可以是相當(dāng)于所述內(nèi)燃機(jī)在怠速運(yùn)行時(shí)的吸入氣缸內(nèi)的吸入空氣量。如此，則內(nèi)燃機(jī)不失速，能夠順利地起動(dòng)，能夠降低起動(dòng)時(shí)的沖擊。
在本發(fā)明的汽車中，上述氣缸內(nèi)空氣量判定裝置也可以是利用上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力是否變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓來判定吸入上述氣缸內(nèi)的吸入空氣量是否變?yōu)樯鲜鲆?guī)定少量范圍的進(jìn)氣管壓力判定裝置。由于存在吸入氣缸內(nèi)的吸入空氣量越少則進(jìn)氣管壓力越小的傾向，所以吸入空氣量和進(jìn)氣管壓力存在相關(guān)關(guān)系，通過對進(jìn)氣管壓力進(jìn)行檢測，能夠檢測到吸入空氣量。
本發(fā)明的汽車也可以包括能夠拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的拖動(dòng)裝置；對所述內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒；對所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)進(jìn)行檢測的觸媒狀態(tài)檢測裝置；判定所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力是否變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓的進(jìn)氣管壓力判定裝置；內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置，在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置檢測的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述進(jìn)氣管壓力判定裝置判定為所述進(jìn)氣管壓力變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制，而當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置檢測到的所述排氣凈化觸媒不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述進(jìn)氣管壓力判定裝置判定為所述進(jìn)氣管壓力變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。
在該汽車中，在從停止?fàn)顟B(tài)使內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)，排氣凈化觸媒的狀態(tài)處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，在進(jìn)氣管壓力變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓后，則開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而，能夠降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊。另一方面，排氣凈化觸媒的狀態(tài)不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓之前，開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而雖然難以降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊，但是能夠抑制由排氣凈化觸媒的不適當(dāng)狀態(tài)而引起的、伴隨著燃燒控制開始時(shí)間的延遲在拖動(dòng)期間產(chǎn)生的不適當(dāng)情況。而且，規(guī)定負(fù)壓，例如，可以作為在拖動(dòng)后進(jìn)行燃燒控制時(shí)產(chǎn)生的起動(dòng)時(shí)沖擊不給駕駛員帶來不舒適感的程度的壓力，通過實(shí)驗(yàn)而確定。
在本發(fā)明的汽車中，所述規(guī)定負(fù)壓可以作為相當(dāng)于所述內(nèi)燃機(jī)在怠速運(yùn)行時(shí)的進(jìn)氣管壓力。如此，則內(nèi)燃機(jī)不失速，能夠順利地起動(dòng)，能夠降低起動(dòng)時(shí)的沖擊。
在本發(fā)明的汽車中，上述進(jìn)氣管壓力判定裝置也可以是根據(jù)與上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力有關(guān)的參數(shù)來判定所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力是否變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓。如此就沒有必要對進(jìn)氣管壓力直接進(jìn)行檢測。此時(shí)上述參數(shù)也可以是由上述拖動(dòng)裝置進(jìn)行的內(nèi)燃機(jī)的拖動(dòng)時(shí)間。由于存在拖動(dòng)時(shí)間越長，則進(jìn)氣管壓力越變?yōu)樨?fù)壓的傾向，所以拖動(dòng)時(shí)間是與進(jìn)氣管壓力相關(guān)的參數(shù)。
在本發(fā)明的汽車中，所謂不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，可以是指所述排氣凈化觸媒處于凈化能力不足的低溫狀態(tài)時(shí)。如此，由于在排氣凈化觸媒的凈化能力下降的低溫狀態(tài)時(shí)，提前開始燃燒控制，能夠防止存在于內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管和氣缸內(nèi)的未燃燃料未由排氣凈化觸媒凈化而排出到外部空氣中的期間長期化，能夠抑制排放惡化，此時(shí)所述的低溫狀態(tài)就是排氣凈化觸媒?jīng)]有達(dá)到活性化溫度的狀態(tài)或即使達(dá)到了活性化溫度狀態(tài)，排氣凈化能力仍處于較低程度的狀態(tài)，例如通過反復(fù)試驗(yàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。
在本發(fā)明的汽車中，所謂不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，也可以是指在所述排氣凈化觸媒處于暴露在空氣中的情況下而容易劣化的高溫狀態(tài)時(shí)。如此，由于在排氣凈化觸媒的高溫時(shí)，提前開始燃燒控制，因而能夠防止排氣凈化觸媒過度暴露在由拖動(dòng)而被輸送到排氣凈化觸媒的空氣中，能夠抑制排氣凈化觸媒的劣化的加速。此時(shí)所述的高溫狀態(tài)就是排氣凈化觸媒當(dāng)暴露在空氣中而處于劣化加速時(shí)的狀態(tài)，例如通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。
本發(fā)明的汽車還可包括在規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止條件成立時(shí)使所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行停止的內(nèi)燃機(jī)停止控制裝置；在由所述內(nèi)燃機(jī)停止控制裝置使得所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行停止后規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)起動(dòng)條件成立時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)。在包括進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)停止和自動(dòng)再起動(dòng)功能的汽車中，由于在行駛期間多次反復(fù)執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行停止和再起動(dòng)，所以應(yīng)用本發(fā)明的意義重大。
在本發(fā)明的汽車中，在所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行期間，在上述排氣凈化觸媒不處于規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，上述內(nèi)燃機(jī)停止控制裝置也可以不使所述內(nèi)燃機(jī)停止。如此，則能夠降低在排氣凈化觸媒不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)使內(nèi)燃機(jī)再起動(dòng)的頻率。
本發(fā)明的汽車控制方法包括如下步驟(a)檢測對內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒的狀態(tài)；(b)在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在吸入所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于規(guī)定少量范圍內(nèi)后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)不是所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在吸入所述氣缸內(nèi)的吸入空氣量變成所述規(guī)定少量范圍內(nèi)之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。
在該汽車的控制方法中，在使內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，排氣凈化觸媒處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，吸入氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于規(guī)定少量范圍內(nèi)后，開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而能夠降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊。另一方面，排氣凈化觸媒的狀態(tài)不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在吸入內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的吸入空氣量變成規(guī)定少量范圍內(nèi)之前，開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而雖然難以降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊，但是能夠抑制由排氣凈化觸媒的不適當(dāng)狀態(tài)而引起的、伴隨著燃燒控制的開始時(shí)間的延遲在拖動(dòng)中產(chǎn)生的不適當(dāng)情況。而且在該汽車控制方法中也可以追加為了實(shí)現(xiàn)上述汽車所包括的各種構(gòu)成裝置的功能的步驟。
本發(fā)明的汽車控制方法包括如下步驟(a)檢測對內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒的狀態(tài)；(b)在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)不是所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，通過所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。
在該汽車的控制方法中，在使內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，排氣凈化觸媒處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，在進(jìn)氣管壓力變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓后，開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而，能夠降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊。另一方面，排氣凈化觸媒的狀態(tài)不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓之前，開始內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。因而雖然難以降低內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊，但是能夠抑制由排氣凈化觸媒的不適當(dāng)狀態(tài)而引起的、伴隨著燃燒控制開始時(shí)間的延遲在拖動(dòng)中產(chǎn)生的不適當(dāng)情況。而且在該汽車控制方法中也可以追加為了實(shí)現(xiàn)上述汽車所包括的各種構(gòu)成裝置的功能的步驟。


圖1是示意性示出混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是示意性示出發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制例程的流程圖；圖4是示出要求扭矩設(shè)定用圖的一個(gè)示例的說明圖；圖5是表示發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的時(shí)間和扭矩指令Tm1*的關(guān)系的曲線圖；圖6是用于力學(xué)地說明動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30的轉(zhuǎn)動(dòng)要素的列線圖的一個(gè)示例的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下文將根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1是示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車20結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車20包括發(fā)動(dòng)機(jī)22、對發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)整體進(jìn)行控制的發(fā)動(dòng)機(jī)用電子控制單元(發(fā)動(dòng)機(jī)EC)50、通過減震器28而連接到作為發(fā)動(dòng)機(jī)22的輸出軸的曲軸26上的3軸式動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30、與動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30相連且能夠發(fā)電的電機(jī)MG1、安裝在作為與動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30相連的驅(qū)動(dòng)軸的齒圈軸32a上的減速齒輪35、與該減速齒輪35相連的電機(jī)MG2和對混合動(dòng)力汽車20整體進(jìn)行控制的混合動(dòng)力用電子控制單元70。而且如圖2所示，混合動(dòng)力汽車20在發(fā)動(dòng)機(jī)22的下游側(cè)具有對排氣進(jìn)行凈化的觸媒轉(zhuǎn)換器160。
發(fā)動(dòng)機(jī)22是通過汽油或輕油等碳?xì)浠衔锶剂隙敵鰟?dòng)力的內(nèi)燃機(jī)。如圖2所示，通過節(jié)氣門124將由空氣濾清器122凈化后的空氣吸入，同時(shí)從噴射器126噴射汽油，將吸入的空氣和汽油進(jìn)行混合，將所述混合氣通過進(jìn)氣門128吸入氣缸150內(nèi)，將利用由火花塞130產(chǎn)生的電火花而爆炸燃燒的燃燒能量而被向下推動(dòng)的活塞132的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸26轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)能量。節(jié)氣門124是通過改變相對于進(jìn)氣管121的斷面的傾斜角度(開度)而調(diào)節(jié)通過進(jìn)氣管121的空氣量的閥，構(gòu)成為由致動(dòng)器136使節(jié)氣門124的開度電動(dòng)地變化。該節(jié)氣門124的開度從節(jié)氣門位置傳感器146輸出到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50。來自發(fā)動(dòng)機(jī)22的排氣通過對一氧化碳(CO)、烴(HC)、氮氧化物(NOx)的有害成分進(jìn)行凈化的觸媒轉(zhuǎn)換器160而排出到車外。
觸媒轉(zhuǎn)換器160是與排氣管123相連并填充了排氣凈化觸媒161的部件。作為排氣凈化觸媒161使用的三元觸媒由白金(Pt)或鈀(Pd)等氧化觸媒、銠(Rh)等還原觸媒、二氧化鈰(CeO2)等輔助觸媒構(gòu)成。從而，通過氧化觸媒的作用，包含在排氣內(nèi)的CO和HC被凈化為水(H2O)和二氧化碳(CO2)，通過還原觸媒的作用，包含在排氣內(nèi)的NOx被凈化為氮?dú)?N2)和氧氣(O2)等。而且在觸媒轉(zhuǎn)換器160中安裝了對排氣凈化觸媒161的溫度進(jìn)行檢測的溫度傳感器162。
雖然圖中未示出，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50構(gòu)成為以CPU為中心的微處理器、包括存儲(chǔ)處理程序的ROM、臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的RAM、輸入輸出端口。該發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50通過輸入端口將來自對發(fā)動(dòng)機(jī)22的狀態(tài)進(jìn)行檢測的各種傳感器的信號(hào)輸入。具體而言，來自節(jié)氣門位置傳感器146的節(jié)氣門開度、來自對發(fā)動(dòng)機(jī)22的吸入空氣量進(jìn)行檢測的真空傳感器148的吸入空氣量、來自曲軸轉(zhuǎn)角傳感器140的脈沖信號(hào)、來自溫度傳感器162的觸媒溫度等通過輸入端口輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50。而且通過圖中未示出的輸出端口，從發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50輸出用于對發(fā)動(dòng)機(jī)22進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的各種控制信號(hào)。具體而言，通過輸出端口，從發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50向?qū)?jié)氣門124進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器136輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，向噴射器126輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，向與使火花塞130發(fā)生電火花的點(diǎn)火器一體化的點(diǎn)火線圈138輸出控制信號(hào)等。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50與混合動(dòng)力用電子控制單元70電連接，由來自混合動(dòng)力用電子控制單元70的控制信號(hào)對發(fā)動(dòng)機(jī)22進(jìn)行運(yùn)行控制，同時(shí)根據(jù)需要，將與發(fā)動(dòng)機(jī)22運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)輸出到混合動(dòng)力用電子控制單元70。
動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30具有外齒輪的太陽齒輪31、與該太陽齒輪31同軸設(shè)置的內(nèi)齒輪的齒圈32、與太陽齒輪31嚙合的同時(shí)與齒圈32嚙合的多個(gè)小齒輪33和將多個(gè)小齒輪33保持可自由地自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的行星架34，將太陽齒輪31和齒圈32以及行星架34作為轉(zhuǎn)動(dòng)要素而構(gòu)成進(jìn)行差動(dòng)作用的行星齒輪機(jī)構(gòu)。對于動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30，電機(jī)MG1作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮功能時(shí)，從行星架34輸入的、來自發(fā)動(dòng)機(jī)22的動(dòng)力根據(jù)其齒輪比分配于太陽齒輪31側(cè)和齒圈32側(cè)，而在電機(jī)MG1作為電動(dòng)機(jī)發(fā)揮功能時(shí)，從行星架34輸入的、來自發(fā)動(dòng)機(jī)22的動(dòng)力和從太陽齒輪31輸入的、來自電機(jī)MG1的動(dòng)力綜合(協(xié)調(diào)，統(tǒng)合)后向齒圈32側(cè)輸出。向齒圈32輸出的動(dòng)力從齒圈軸32a通過齒輪機(jī)構(gòu)60和差動(dòng)器62，最終向車輛的驅(qū)動(dòng)輪63、63輸出。
電機(jī)MG1和電機(jī)MG2都構(gòu)成為可作為發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)并可作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的公知的同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，通過逆變器41、42與蓄電池55進(jìn)行電力的交換。將逆變器41、42與蓄電池55連接的電力線54作為各逆變器41、42共用的正極母線和負(fù)極母線構(gòu)成，電機(jī)MG1、MG2之一發(fā)電的電力能夠由另一電機(jī)消耗。另外，電機(jī)MG1在使發(fā)動(dòng)機(jī)22從停機(jī)狀態(tài)起動(dòng)時(shí)，作為使發(fā)動(dòng)機(jī)22的曲軸26轉(zhuǎn)動(dòng)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)而使用。電機(jī)MG1、MG2每一個(gè)均由電機(jī)用電子控制單元(以下稱作電機(jī)ECU)40驅(qū)動(dòng)控制。向電機(jī)ECU40輸入用于驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)MG1、MG2的必要信號(hào)，例如從檢測出電機(jī)MG1、MG2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器43、44來的信號(hào)或者輸入由未圖示的電流傳感器檢測出的、施加到電機(jī)MG1、MG2上的相電流等，由電機(jī)ECU40向逆變器41、42輸出開關(guān)控制信號(hào)。電機(jī)ECU40與混合動(dòng)力用電子控制單元70通信，根據(jù)來自混合動(dòng)力用電子控制單元70的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)MG1、MG2，并根據(jù)需要將與電機(jī)MG1、MG2的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)向混合動(dòng)力用電子控制單元70輸出。
蓄電池55由蓄電池用電子控制單元(下文稱為蓄電池ECU)56管理控制。將管理蓄電池55所必需的信號(hào)，例如來自設(shè)置在蓄電池55的端子之間的未示出的電壓傳感器的端子間電壓、來自安裝在連接于蓄電池55的輸出端子的電力線54上的未示出的電流傳感器的充放電電流、來自安裝在蓄電池55上的溫度傳感器57的電池溫度Tb等，輸入到該蓄電池ECU56中，并根據(jù)需要將與蓄電池55的狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)通過通信而輸出到混合動(dòng)力用電子控制單元70。而且，在蓄電池ECU56中，為了管理蓄電池55，還基于由電流傳感器所檢測的充放電電流的累計(jì)值來計(jì)算剩余容量(SOC)。
混合動(dòng)力用電子控制單元70構(gòu)成為以CPU72為中心的微處理器，除了CPU72，還具有存儲(chǔ)處理程序的ROM74，暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的RAM76，未圖示的輸入輸出端口和通信端口。來自點(diǎn)火開關(guān)80的點(diǎn)火信號(hào)，來自檢測出變速桿81的操作位置的變速位置傳感器82的變速位置SP，來自檢測出加速踏板83的踩下量的加速踏板位置傳感器84的加速器開度Acc，來自檢測出制動(dòng)踏板85的踩下量的制動(dòng)踏板位置傳感器86的制動(dòng)踏板位置BP，來自車速傳感器87的車速V等通過輸入端口輸入混合動(dòng)力用電子控制單元70?；旌蟿?dòng)力用電子控制單元70正如前述，通過通信端口與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50、電機(jī)ECU40、蓄電池ECU56連接，與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50、電機(jī)ECU40、蓄電池ECU56進(jìn)行各種控制信號(hào)或數(shù)據(jù)的交換。
如此結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車20，基于與駕駛員對加速踏板83的踩下量相對應(yīng)的加速器開度Acc和車速V，計(jì)算應(yīng)當(dāng)向作為驅(qū)動(dòng)軸的齒圈軸32a輸出的要求扭矩，以將與該要求扭矩相對應(yīng)的要求動(dòng)力向齒圈軸32a輸出的方式，對發(fā)動(dòng)機(jī)22和電機(jī)MG1以及電機(jī)MG2進(jìn)行運(yùn)行控制。作為發(fā)動(dòng)機(jī)22和電機(jī)MG1以及電機(jī)MG2的運(yùn)行控制，包括扭矩變換運(yùn)行模式，其中，以與要求動(dòng)力相稱的動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出的方式運(yùn)行控制發(fā)動(dòng)機(jī)22的同時(shí)，以從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出的動(dòng)力的全部通過動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30與電機(jī)MG1和電機(jī)MG2進(jìn)行扭矩變換而向齒圈軸32a輸出的方式驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)MG1和電機(jī)MG2；充放電運(yùn)行模式，其中，以與要求動(dòng)力和蓄電池55充放電所需的電力之和相稱的動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出的方式運(yùn)行控制發(fā)動(dòng)機(jī)22的同時(shí)，隨著蓄電池55的充放電，隨著從發(fā)動(dòng)機(jī)22輸出的動(dòng)力的全部或其一部分由動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30與電機(jī)MG1和電機(jī)MG2所致的扭矩變換，以要求動(dòng)力向齒圈軸32a輸出的方式驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)MG1和電機(jī)MG2；和電機(jī)運(yùn)行模式，其中，以停止發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行并將來自電機(jī)MG2的與要求動(dòng)力相稱的動(dòng)力向齒圈軸32a輸出的方式進(jìn)行運(yùn)行控制。
下文對這種結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力汽車20的動(dòng)作，特別是從電機(jī)運(yùn)行模式向扭矩變換運(yùn)行模式或充放電運(yùn)行模式過渡時(shí)的、從運(yùn)行停止?fàn)顟B(tài)對發(fā)動(dòng)機(jī)22進(jìn)行起動(dòng)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖3是示出由混合動(dòng)力用電子控制單元70所執(zhí)行的起動(dòng)控制例程的一個(gè)示例的流程圖。在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22時(shí)執(zhí)行該例程。
當(dāng)執(zhí)行起動(dòng)控制例程時(shí)，混合動(dòng)力用電子控制單元70的CPU 72首先輸入來自加速踏板位置傳感器84的加速器開度Acc、來自車速傳感器87的車速V、發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne和電機(jī)MG1、MG2的轉(zhuǎn)速Nm1、Nm2、從發(fā)動(dòng)機(jī)22的拖動(dòng)開始經(jīng)過的時(shí)間t、蓄電池55的輸出限制Wout等控制所需數(shù)據(jù)(步驟S100)。在此，發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne就是將根據(jù)來自安裝于曲軸26的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器140的信號(hào)而計(jì)算出的結(jié)果經(jīng)由通信從發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50輸入的轉(zhuǎn)速。而且電機(jī)MG1、MG2的轉(zhuǎn)速Nm1、Nm2是將根據(jù)由轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測傳感器43、44所檢測到的電機(jī)MG1、MG2的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)位置而計(jì)算出的結(jié)果經(jīng)由通信從電機(jī)ECU40輸入的轉(zhuǎn)速。從發(fā)動(dòng)機(jī)22的拖動(dòng)開始經(jīng)過的時(shí)間t就是輸入的自發(fā)動(dòng)機(jī)22的起動(dòng)要求被執(zhí)行時(shí)(起動(dòng)時(shí))開始計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間。蓄電池55的輸出限制Wout是將根據(jù)由溫度傳感器57所檢測到的蓄電池55的電池溫度Tb和蓄電池55的剩余容量(SOC)而設(shè)定的數(shù)據(jù)從蓄電池ECU56經(jīng)由通信而輸入的。
當(dāng)如此輸入了數(shù)據(jù)后，根據(jù)所輸入的加速器開度Acc和車速V，設(shè)定車輛所要求的要求扭矩Tr*(步驟S102)。在本實(shí)施例中，預(yù)先確定加速器開度Acc和車速V與要求扭矩Tr*的關(guān)系，作為要求扭矩設(shè)定用圖預(yù)先存儲(chǔ)在ROM74內(nèi)，當(dāng)給予了加速器開度Acc和車速V時(shí)，從存儲(chǔ)的圖中將相應(yīng)的要求扭矩T*導(dǎo)出而設(shè)定上述要求扭矩Tr*。圖4示出了要求扭矩設(shè)定用圖的一個(gè)示例。
然后根據(jù)從拖動(dòng)開始經(jīng)過的時(shí)間t，設(shè)定電機(jī)MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S104)。在本實(shí)施例中，預(yù)先確定從拖動(dòng)開始經(jīng)過的時(shí)間t和扭矩指令Tm1*之間的關(guān)系，作為扭矩指令設(shè)定用圖預(yù)先存儲(chǔ)在ROM74內(nèi)，當(dāng)給予了時(shí)間t時(shí)，從所存儲(chǔ)的圖中將對應(yīng)的扭矩指令Tm1*導(dǎo)出，而設(shè)定電機(jī)MG1的扭矩指令Tm1*。圖5示出了扭矩指令設(shè)定用圖的一個(gè)示例。如圖所示，電機(jī)MG1的扭矩指令Tm1*設(shè)定成從執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)22的起動(dòng)要求的時(shí)刻(t＝0)開始緩緩變大，在時(shí)間t1后成為比較大的規(guī)定扭矩T1，同時(shí)在此后從經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間的時(shí)間t2起開始緩緩變小，在時(shí)間t3以后成為規(guī)定扭矩T2。規(guī)定扭矩T1和規(guī)定時(shí)間(時(shí)間t1～t2)設(shè)定為能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne迅速上升的扭矩和時(shí)間，由發(fā)動(dòng)機(jī)22和蓄電池55的性能等確定。而且規(guī)定扭矩T2設(shè)定為能夠抑制拖動(dòng)消耗電力并使發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne進(jìn)一步上升的扭矩，由發(fā)動(dòng)機(jī)22和蓄電池55的性能等確定。而且，電機(jī)MG1的扭矩指令Tm1*設(shè)定為在發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速到達(dá)規(guī)定起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart后，使發(fā)動(dòng)機(jī)22以該起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。
然后判定發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne是否大于等于預(yù)定的規(guī)定起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart(步驟S106)。現(xiàn)在考慮發(fā)動(dòng)機(jī)22的起動(dòng)指示剛被執(zhí)行以后，由于發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne小于起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart，在步驟S106中作出否定的判斷，由下式(1)計(jì)算作為能夠從電機(jī)MG2輸出的扭矩上限的扭矩限制Tmax，即，將蓄電池55的輸出限制Wout和電機(jī)MG1的消耗電力(即將扭矩指令Tm1*與電機(jī)轉(zhuǎn)速Nm1相乘后的數(shù)值)的差值除以電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)速Nm2(步驟S116)，同時(shí)使用要求扭矩Tr*、電機(jī)MG1的扭矩指令Tm1*、動(dòng)力分配綜合機(jī)構(gòu)30的齒輪比ρ和減速齒輪35的齒輪比Gr，由式(2)計(jì)算作為應(yīng)該從電機(jī)MG2輸出的扭矩的臨時(shí)電機(jī)扭矩Tm2tmp(步驟S118)。對所計(jì)算出的扭矩限制值Tmax和臨時(shí)電機(jī)扭矩Tm2tmp進(jìn)行比較，將數(shù)值小的一個(gè)設(shè)定為電機(jī)MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S120)。通過上述那樣地設(shè)定電機(jī)MG2的扭矩指令Tm2*，用從電機(jī)MG2輸出的扭矩來抵消由利用電機(jī)MG1拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22而作用在作為驅(qū)動(dòng)軸的齒圈軸32a上的反力扭矩，同時(shí)，能夠?qū)?yīng)該輸出到齒圈軸32a上的要求扭矩Tr*作為被限制在蓄電池55的輸出限制Wout范圍內(nèi)的扭矩而輸出。
Tmax＝(Wout-Tm1*/Nm1)/Nm2...(1)Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr...(2)而且如果使用圖6的列線圖，則能夠容易地導(dǎo)出式(2)。在圖中，左邊的S軸表示電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)速Nm1即太陽齒輪31的轉(zhuǎn)速，C軸表示發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne即行星架34的轉(zhuǎn)速，R軸表示由電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)速Nm2除以減速齒輪35的齒輪比Gr后的數(shù)值即齒圈32的轉(zhuǎn)速Nr。而且，S軸、C軸和R軸上的箭頭表示由各軸承載的扭矩。由于目前發(fā)動(dòng)機(jī)22處于運(yùn)行停止?fàn)顟B(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)22的扭矩不作用在行星架34上。通過作用在太陽齒輪31上的電機(jī)MG1的扭矩(扭矩指令Tm1*)，來支持發(fā)動(dòng)機(jī)22的曲軸26。由于此時(shí)反力扭矩作用在齒圈軸32a上，為了抵消該反力扭矩，從電機(jī)MG2輸出抵消扭矩(＝-Tm1*/ρ)。
當(dāng)如此設(shè)定電機(jī)MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*時(shí)，將所設(shè)定的扭矩指令Tm1*、Tm2*輸送到電機(jī)ECU40中(步驟S122)。接收了扭矩指令Tm1*、Tm2*的電機(jī)ECU40進(jìn)行逆變器41、42的開關(guān)元件的開關(guān)控制，從而以扭矩指令Tm1*對電機(jī)MG1進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、同時(shí)以扭矩指令Tm2*對電機(jī)MG2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然后判定發(fā)動(dòng)機(jī)22是否完全燃燒(完爆)(步驟S124)。在此，判定發(fā)動(dòng)機(jī)22是否完全燃燒，在本實(shí)施例中，是通過判定發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速是否超過比起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart高規(guī)定轉(zhuǎn)速的判定基準(zhǔn)值Nref而進(jìn)行。由于現(xiàn)在考慮的是發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne尚沒有達(dá)到起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart時(shí)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制即燃料噴射控制和點(diǎn)火控制尚沒有開始，發(fā)動(dòng)機(jī)22沒有完全燃燒，返回步驟S100。
在如此反復(fù)執(zhí)行步驟S100～S106以及步驟S116～S124的處理的過程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne大于等于規(guī)定起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart時(shí)，則在步驟S106中作出肯定的判斷，然后在判定氣缸150內(nèi)的吸入空氣量是否變?yōu)樯倭繒r(shí)，判定進(jìn)氣管壓力P是否小于規(guī)定負(fù)壓Pref(步驟S108)。在本實(shí)施例中，規(guī)定負(fù)壓設(shè)定為相當(dāng)于怠速運(yùn)行的負(fù)壓。在本實(shí)施例中，通過判定從拖動(dòng)開始經(jīng)過的時(shí)間t是否經(jīng)過了規(guī)定經(jīng)過時(shí)間(例如2～3秒)，來判定進(jìn)氣管壓力P是否小于規(guī)定負(fù)壓Pref。所述規(guī)定經(jīng)過時(shí)間就是從拖動(dòng)開始至進(jìn)氣管壓力P達(dá)到規(guī)定負(fù)壓Pref為止所需要的時(shí)間，是通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)而確定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值?，F(xiàn)在考慮發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne剛達(dá)到規(guī)定起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart，則由于從拖動(dòng)開始經(jīng)過的時(shí)間t尚未經(jīng)過規(guī)定時(shí)間，進(jìn)氣管壓力P尚未達(dá)到規(guī)定負(fù)壓Pref，所以在步驟S108中作出否定的判斷。然后判定排氣凈化觸媒161是否處于適當(dāng)狀態(tài)(步驟S112)。此時(shí)所謂的適當(dāng)狀態(tài)，在本實(shí)施例中，是指處于低溫基準(zhǔn)值和高溫基準(zhǔn)值之間的溫度區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)，其中，低溫基準(zhǔn)值是排氣凈化觸媒161的排氣凈化能力為較低程度時(shí)的溫度閾值，而高溫基準(zhǔn)值是指當(dāng)排氣凈化觸媒161暴露在空氣中，由于排氣凈化觸媒161的顆粒成長，表面積下降，而促進(jìn)排氣凈化觸媒的劣化時(shí)的溫度閾值?，F(xiàn)在考慮排氣凈化觸媒161的觸媒溫度處于低溫基準(zhǔn)值和高溫基準(zhǔn)值之間時(shí)的情況，則在步驟S112中作出肯定的判斷。當(dāng)執(zhí)行了步驟S116～S122的處理后，在步驟S124中判定發(fā)動(dòng)機(jī)22是否完全燃燒。此時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)22尚在燃燒控制開始前，沒有完全燃燒，在步驟S124中作出否定判斷，返回步驟S100。即，當(dāng)排氣凈化觸媒161處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在進(jìn)氣管121內(nèi)確保規(guī)定負(fù)壓Pref之前繼續(xù)拖動(dòng)，雖然進(jìn)氣管121和氣缸150內(nèi)的空氣向排氣凈化觸媒161輸送，但是即使在所輸送的空氣中包含未燃燃料，排氣凈化觸媒161也對該未燃燃料進(jìn)行凈化而排出到外部，所以不造成排放惡化，不會(huì)造成空氣引起的顆粒成長而促進(jìn)劣化。
在如此反復(fù)執(zhí)行步驟S100～S108、S112、S116～S124的處理的過程中，當(dāng)進(jìn)氣管壓力P小于規(guī)定負(fù)壓Pref時(shí)，則在步驟S108作出肯定的判斷，然后判定是否在實(shí)施被稱作發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃料噴射控制或點(diǎn)火控制等的燃燒控制(步驟S110)。現(xiàn)在考慮第一次進(jìn)氣管壓力P小于規(guī)定負(fù)壓Pref時(shí)，由于還沒有實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制，因而，在步驟S110作出否定的判斷，向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50指示開始燃燒控制(步驟S114)。由此，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50開始發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制，但是由于進(jìn)氣管壓力P小于規(guī)定負(fù)壓Pref，吸入氣缸150內(nèi)的吸入空氣量下降，所以與發(fā)動(dòng)機(jī)22的轉(zhuǎn)速Ne剛到達(dá)起動(dòng)轉(zhuǎn)速Nstart后(即在進(jìn)氣管壓力P尚未小于規(guī)定負(fù)壓Pref時(shí))開始發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制的情況相比，能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊。然后在實(shí)施步驟S116～S122的處理之后，在步驟S124判定發(fā)動(dòng)機(jī)22是否完全燃燒。由于此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)22剛剛開始燃燒控制即尚沒有完全燃燒，因而在步驟S124作出否定的判斷，返回步驟S100。從而，在步驟S100～S108之后的步驟S110中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制已經(jīng)開始，所以作出肯定的判斷，實(shí)施步驟S116～S124的處理。在如此反復(fù)實(shí)施步驟S100～S110、步驟S116～S124的處理過程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)22完全燃燒時(shí)，則在步驟S124作出肯定的判斷，結(jié)束本起動(dòng)控制例程。
另一方面，考慮排氣凈化觸媒161沒有處于適當(dāng)狀態(tài)的情況。此時(shí)，在步驟S112作出否定的判斷，然后進(jìn)入步驟S110，實(shí)施步驟S110之后的處理。即，當(dāng)排氣凈化觸媒161沒有處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，不等到在進(jìn)氣管121內(nèi)確保規(guī)定負(fù)壓Pref就快速開始燃燒控制。因而，例如在處于排氣凈化觸媒161的觸媒凈化能力較低的低溫狀態(tài)的情況下，即使在被輸送的空氣中包含未燃燃料時(shí)，雖然排氣凈化觸媒161不能對該未燃燃料進(jìn)行充分凈化而排放到外部，但是通過提前開始燃燒控制，能夠縮短包含未燃燃料的空氣排出到車外的期間即縮短排放惡化時(shí)間。而且作為空氣中包含未燃燃料的情況，例如存在在發(fā)動(dòng)機(jī)22停止期間發(fā)生從噴射器126慢慢地泄漏燃料的現(xiàn)象的情況。此外，在進(jìn)氣管121或氣缸150內(nèi)的空氣比排氣凈化觸媒161的溫度低的情況下，由這種低溫空氣使得排氣凈化觸媒161進(jìn)一步被低溫化，但是通過提前開始燃燒控制，能夠縮短低溫化時(shí)間。另一方面，例如，在排氣凈化觸媒161暴露在空氣中而促進(jìn)劣化的高溫狀態(tài)下，由于通過由提前開始燃燒控制能夠縮短暴露在空氣中的時(shí)間，所以能夠抑制劣化的加速。
下文對在扭矩變換運(yùn)行模式和充放電運(yùn)行模式這種伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制的運(yùn)行模式下實(shí)行行駛控制時(shí)，由混合動(dòng)力用電子控制單元70所實(shí)施的動(dòng)作進(jìn)行說明。在伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制的運(yùn)行模式下實(shí)施行駛控制時(shí)，當(dāng)規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止條件成立時(shí)，如果排氣凈化觸媒161處于適當(dāng)狀態(tài)下，則混合動(dòng)力用電子控制單元70的CPU72向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50發(fā)送停止發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制的指令，同時(shí)，執(zhí)行向電機(jī)ECU40發(fā)送考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行停止而計(jì)算出的扭矩指令Tm1*、Tm2*的停止控制例程。然后在上述電機(jī)運(yùn)行模式下實(shí)施行駛控制，或如果是在停車狀態(tài)下則實(shí)施規(guī)定的停車控制。另一方面，即使規(guī)定的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止條件成立，而排氣凈化觸媒161不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，不向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU50發(fā)送停止發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制的指令，繼續(xù)當(dāng)前的行駛控制。此時(shí)所謂的發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止條件，是指發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行效率進(jìn)入規(guī)定的低效率范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)要求功率Pe*低時(shí)等成立的條件。而且，從圖4的要求扭矩設(shè)定用圖根據(jù)目前的加速器開度Acc和車速V求取要求扭矩Tr*，計(jì)算將該要求扭矩Tr*和齒圈軸32a的轉(zhuǎn)速Nr的乘積除以減速齒輪35的齒輪比Gr而獲得的驅(qū)動(dòng)要求功率Pr*、蓄電池55的充放電所必需的充放電要求功率Pb*以及損耗部分Ploss之和，而算出發(fā)動(dòng)機(jī)要求功率Pe*(Pe*＝Pr*+Pb*+Ploss)。而且與上述步驟S112相同地判定排氣凈化觸媒161是否處于適當(dāng)狀態(tài)。因而，由于當(dāng)排氣凈化觸媒161不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，即使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止條件成立，也不停止發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制(即發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行不停止)，因而減少了導(dǎo)致在之后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22時(shí)排氣凈化觸媒161不處于適當(dāng)狀態(tài)的這種情形的頻率。即，能夠減少在排氣凈化觸媒161不處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)22運(yùn)行再起動(dòng)的頻率。
至此已經(jīng)清楚了本實(shí)施例的構(gòu)成要素和本發(fā)明的構(gòu)成要素的對應(yīng)關(guān)系。本實(shí)施例的電機(jī)MG1相當(dāng)于本發(fā)明的拖動(dòng)裝置，混合動(dòng)力用電子控制單元70相當(dāng)于氣缸內(nèi)空氣量判定裝置或進(jìn)氣管壓力判定裝置?；旌蟿?dòng)力用電子控制單元70和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU20相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置和內(nèi)燃機(jī)停止控制裝置。而且，觸媒轉(zhuǎn)換器160相當(dāng)于排氣凈化觸媒，溫度傳感器162相當(dāng)于觸媒狀態(tài)檢測裝置。而且在本實(shí)施例中，通過說明混合動(dòng)力汽車20的動(dòng)作而清楚地說明了本發(fā)明的汽車的控制方法的一個(gè)示例。
根據(jù)上文詳述的本實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車20，由于在排氣凈化觸媒161的觸媒溫度處于低溫基準(zhǔn)值以下的低溫狀態(tài)或高溫基準(zhǔn)值以上的高溫狀態(tài)時(shí)，在進(jìn)氣管壓力變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓之前，開始稱作燃料噴射控制或點(diǎn)火控制的燃燒控制，因而，能夠抑制起因于排氣凈化觸媒161的不適當(dāng)狀態(tài)而伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)22的燃燒控制開始時(shí)間的延遲在拖動(dòng)中產(chǎn)生的不良情況，具體而言，能夠抑制被稱作排放惡化期間的長期化和促進(jìn)排氣凈化觸媒161的劣化的問題。
此外，由于在排氣凈化觸媒161處于不適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，不進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)22運(yùn)行的自動(dòng)停止，因而能夠減少在排氣凈化觸媒161處于不適當(dāng)狀態(tài)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)22運(yùn)行再起動(dòng)的頻率，能夠減少伴隨著沖擊的發(fā)動(dòng)機(jī)22的起動(dòng)頻率。
而且在本實(shí)施例的混合動(dòng)力汽車20中，由于在行進(jìn)途中多次反復(fù)執(zhí)行內(nèi)燃機(jī)22運(yùn)行的自動(dòng)停止和自動(dòng)再起動(dòng)，所以抑制被稱作排放惡化和促進(jìn)排氣凈化觸媒的劣化的這些不良情況的必要性高，因此在這方面是有利的。
此外，通過在排氣凈化觸媒161處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在確保進(jìn)氣管121內(nèi)規(guī)定負(fù)壓之后進(jìn)行燃燒控制，能夠使吸入氣缸150內(nèi)的吸入空氣量減少，能夠減少起動(dòng)時(shí)的沖擊。此外，由于在變速桿81處于P范圍時(shí)，齒圈軸32a被鎖定，因而，不能從電機(jī)MG2輸出用于抵消作用在齒圈軸32a上的反力扭矩的抵消扭矩(＝-Tm1*/ρ)，所以該反力扭矩作為沖擊直接地作用在車體上，而根據(jù)該混合動(dòng)力汽車20，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)排氣凈化觸媒161處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，即使在P范圍內(nèi)，也能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊。但是在變速桿81處于P范圍時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)當(dāng)排氣凈化觸媒161處于不適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，使對起因于排氣凈化觸媒161的不適當(dāng)狀態(tài)而在拖動(dòng)中所產(chǎn)生的不良情況的抑制比降低發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊更優(yōu)先。
由于規(guī)定負(fù)壓設(shè)定為相當(dāng)于怠速運(yùn)行的負(fù)壓，因而在排氣凈化觸媒161處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不失速，能夠順利地起動(dòng)。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)，可以在多種方式下實(shí)施本發(fā)明。
例如在上述實(shí)施例的圖3的起動(dòng)控制例程中，根據(jù)進(jìn)氣管壓力P推定吸入氣缸150內(nèi)的吸入空氣量，但是對吸入氣缸150內(nèi)的吸入空氣量進(jìn)行推定的方式并不局限于此?？梢栽跉飧變?nèi)設(shè)置用于檢測氣缸150內(nèi)壓力的氣缸內(nèi)壓力傳感器，由該氣缸內(nèi)壓力傳感器所檢測到的氣缸內(nèi)壓力推定吸入空氣量。也可以在進(jìn)氣管121內(nèi)設(shè)置對發(fā)動(dòng)機(jī)22所吸入的空氣量進(jìn)行檢測的空氣流量計(jì)，由該空氣流量計(jì)檢測直接吸入的空氣量。
而且在上述實(shí)施例的圖3的起動(dòng)控制例程中，在步驟S108根據(jù)從拖動(dòng)開始經(jīng)過的時(shí)間t來判定進(jìn)氣管壓力是否成為規(guī)定負(fù)壓，但是也可以通過利用設(shè)置在進(jìn)氣管121內(nèi)的真空傳感器148所檢測到的進(jìn)氣管壓力值進(jìn)行判定。
而且在上述實(shí)施例的圖3的起動(dòng)控制例程中，雖然在步驟S112中斷定排氣凈化觸媒161處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在步驟S110中快速開始燃燒控制，但是也可以在進(jìn)氣管壓力變?yōu)楸纫?guī)定負(fù)壓高規(guī)定壓力的中間負(fù)壓之前，進(jìn)行拖動(dòng)，然后開始燃燒控制。
此外，在上述實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止條件成立時(shí)，在排氣凈化觸媒161處于適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，不使發(fā)動(dòng)機(jī)22的運(yùn)行自動(dòng)停止。但是也可以減少自動(dòng)停止的頻率。例如對發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止條件成立的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該次數(shù)是偶數(shù)時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)停止，該次數(shù)是奇數(shù)時(shí)，不進(jìn)行自動(dòng)停止。
而且在上述實(shí)施例中，以本發(fā)明應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車20的情況為例進(jìn)行說明，但是也可以將本發(fā)明應(yīng)用在其中電機(jī)MG1、MG2的動(dòng)力不傳送到車輛驅(qū)動(dòng)軸上的結(jié)構(gòu)的僅具有怠速停止功能的車輛。
本發(fā)明要求2005年4月4日申請的日本專利申請第2005-107429號(hào)申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的所有內(nèi)容都通過引用結(jié)合在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種汽車，包括能夠拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的拖動(dòng)裝置；對所述內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒；對所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)進(jìn)行檢測的觸媒狀態(tài)檢測裝置；判定吸入所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的吸入空氣量是否處于規(guī)定少量范圍的氣缸內(nèi)空氣量判定裝置；內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置，在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置檢測的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述氣缸內(nèi)空氣量判定裝置判定為吸入所述氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于所述規(guī)定少量范圍內(nèi)后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒，而當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置檢測到的所述排氣凈化觸媒不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述氣缸內(nèi)空氣量判定裝置判定為吸入所述氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于所述規(guī)定少量范圍內(nèi)之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車，其特征在于所述規(guī)定少量范圍是相當(dāng)于所述內(nèi)燃機(jī)在怠速運(yùn)行時(shí)的吸入氣缸內(nèi)的吸入空氣量。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車，其特征在于包括判定所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力是否變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓的進(jìn)氣管壓力判定裝置；所述氣缸內(nèi)空氣量判定裝置是根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力是否變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓來判定吸入所述氣缸內(nèi)的吸入空氣量是否處于所述規(guī)定少量范圍的所述進(jìn)氣管壓力判定裝置。
4.一種汽車，包括能夠拖動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的拖動(dòng)裝置；對所述內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒；對所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)進(jìn)行檢測的觸媒狀態(tài)檢測裝置；判定所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力是否變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓的進(jìn)氣管壓力判定裝置；內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置，在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置檢測的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述進(jìn)氣管壓力判定裝置判定為所述進(jìn)氣管壓力變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制，而當(dāng)由所述觸媒狀態(tài)檢測裝置檢測到的所述排氣凈化觸媒不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，由所述拖動(dòng)裝置拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在由所述進(jìn)氣管壓力判定裝置判定為所述進(jìn)氣管壓力變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。
5.如權(quán)利要求3或4所述的汽車，其特征在于所述規(guī)定負(fù)壓相當(dāng)于所述內(nèi)燃機(jī)在怠速運(yùn)行時(shí)的進(jìn)氣管壓力。
6.如權(quán)利要求3或4所述的汽車，其特征在于所述進(jìn)氣管壓力判定裝置根據(jù)與所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力有關(guān)的參數(shù)來判定所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力是否變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓。
7.如權(quán)利要求6所述的汽車，其特征在于所述參數(shù)是由所述拖動(dòng)裝置進(jìn)行的所述內(nèi)燃機(jī)的拖動(dòng)時(shí)間。
8.如權(quán)利要求1或4所述的汽車，其特征在于不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，是指所述排氣凈化觸媒處于凈化能力不足的低溫狀態(tài)時(shí)。
9.如權(quán)利要求1或4所述的汽車，其特征在于不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，是指所述排氣凈化觸媒處于暴露在空氣中而容易劣化的高溫狀態(tài)時(shí)。
10.如權(quán)利要求1或4所述的汽車，其特征在于包括在規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)停止條件成立時(shí)使所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行停止的內(nèi)燃機(jī)停止控制裝置；在由所述內(nèi)燃機(jī)停止控制裝置使得所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行停止后規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)起動(dòng)條件成立時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)控制裝置使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)。
11.如權(quán)利要求10所述的汽車，其特征在于在所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間，當(dāng)所述排氣凈化觸媒不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)停止控制裝置不使所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行停止。
12.一種汽車控制方法，包括如下步驟(a)檢測對內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒的狀態(tài)；(b)在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在吸入所述內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的吸入空氣量處于規(guī)定少量范圍內(nèi)后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在吸入所述氣缸內(nèi)的吸入空氣量變成所述規(guī)定少量范圍內(nèi)之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。
13.一種汽車控制方法，包括如下步驟(a)檢測對內(nèi)燃機(jī)的排氣進(jìn)行凈化的排氣凈化觸媒的狀態(tài)；(b)在使所述內(nèi)燃機(jī)從停止?fàn)顟B(tài)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒的狀態(tài)為規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓后，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制，當(dāng)在所述步驟(a)檢測到的所述排氣凈化觸媒不處于所述規(guī)定適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，拖動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管壓力變?yōu)樗鲆?guī)定負(fù)壓之前，開始所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒控制。
全文摘要
在本發(fā)明的混合動(dòng)力汽車中，當(dāng)在步驟S112判定排氣凈化觸媒的狀態(tài)為適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，在進(jìn)氣管壓力P變?yōu)橐?guī)定負(fù)壓Pref之前，進(jìn)行拖動(dòng)，使吸入氣缸內(nèi)的吸入空氣量降低后，開始燃燒控制。另一方面，當(dāng)在步驟S112判定排氣凈化觸媒的狀態(tài)不是適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，即使進(jìn)氣管壓力P小于規(guī)定負(fù)壓Pref，也開始燃燒控制。即由于在由觸媒溫度處于排氣凈化能力低下的低溫狀態(tài)或暴露在空氣內(nèi)而促進(jìn)劣化的高溫狀態(tài)時(shí)，提前進(jìn)行燃燒控制，因而能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊，并能夠抑制排放惡化和排氣凈化觸媒劣化的加速這樣的在拖動(dòng)中由觸媒狀態(tài)引起的問題。
文檔編號(hào)F02D29/02GK1847643SQ20061007204
公開日2006年10月18日 申請日期2006年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日
發(fā)明者安藤大吾, 長谷川景子, 原田修, 井上敏夫, 戶祭衛(wèi), 福井啟太 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社