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内燃机装置及其控制方法以及车辆.pdf

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  • 文档编号:931746
  • 上传时间:2018-03-19
  • 格式:PDF
  • 页数:18
  • 大小:622.20KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200980121825.6

    申请日:

    2009.01.16

    公开号:

    CN102057148A

    公开日:

    2011.05.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F02D 41/04申请日:20090116|||公开

    IPC分类号:

    F02D41/04; F01N3/24; F02D21/08; F02D41/02; F02D41/22; F02D43/00; F02D45/00; F02M25/07

    主分类号:

    F02D41/04

    申请人:

    丰田自动车株式会社

    发明人:

    秋本彦和

    地址:

    日本爱知县

    优先权:

    2008.06.11 JP 2008-153302

    专利代理机构:

    北京市中咨律师事务所 11247

    代理人:

    段承恩;常殿国

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    内容摘要

    在未检测到EGR阀不完全成为关闭状态的关闭异常时(标记Fa为值0时),当在预定的高负载运行区域中伴随着排气的再循环而使发动机运行时(标记Fi的值为1时),使用向增大方向修正了基本燃料喷射量Qftmp而得到的目标燃料喷射量Qf*来控制发动机(S220、S230、S250、S260)。另外,在检测到关闭异常时(当标记Fa为值1时),在当伴随着排气的再循环而使发动机运行时能够运行的全部区域中伴随着排气的再循环而使发动机运行时,使用向增大方向修正了基本燃料喷射量Qftmp而得到的目标燃料喷射量Qf*来控制发动机(S220、S250、S260)。

    权利要求书

    1: 一种内燃机装置, 包括 : 内燃机 ; 排气再循环装置, 其具有调节使所述内燃机的排气 再循环到进气系统中时的再循环量的排气调节阀和驱动该排气调节阀以使其开闭的驱动 单元 ; 以及排气净化装置, 其具有对所述内燃机的排气进行净化的排气净化催化剂 ; 所述内燃机装置包括 : 关闭异常检测单元, 其检测所述排气调节阀不完全成为关闭状态的关闭异常 ; 以及 控制单元, 其在通过所述关闭异常检测单元未检测到关闭异常时, 当在大于等于预定 转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行 时, 控制该内燃机使得通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷 射使所述内燃机运行, 在通过所述关闭异常检测单元检测到关闭异常时, 当在比所述高负 载运行区域宽的预定的区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃机 使得通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使所述内燃机运 行。
    2: 根据权利要求 1 所述的内燃机装置, 其中, 所述驱动单元是步进电机, 所述关闭异常检测单元为以下单元 : 在不管是否指令使所述排气调节阀全闭、 但是所 述步进电机的步距角不是与所述排气调节阀的全闭相对应的步距角时, 或者在当指令开启 处于全闭状态的所述排气调节阀时所述步进电机的步距角不从与所述排气调节阀的全闭 相对应的步距角开启时, 检测到所述关闭异常。
    3: 根据权利要求 1 所述的内燃机装置, 其中, 所述预定的区域是伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时能够运行的全部区域。
    4: 一种车辆, 包括 : 内燃机, 其能够输出用于行驶的动力 ; 排气再循环装置, 其具有调 节使所述内燃机的排气再循环到进气系统中时的再循环量的排气调节阀和驱动该排气调 节阀以使其开闭的驱动单元 ; 以及排气净化装置, 其具有对所述内燃机的排气进行净化的 排气净化催化剂 ; 所述车辆包括 : 关闭异常检测单元, 其检测所述排气调节阀不完全成为关闭状态的关闭异常 ; 以及 控制单元, 其在通过所述关闭异常检测单元未检测到关闭异常时, 当在大于等于预定 转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行 时, 控制该内燃机使得通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷 射使所述内燃机运行, 在通过所述关闭异常检测单元检测到关闭异常时, 当在比所述高负 载运行区域宽的预定的区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃机 使得通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使所述内燃机运 行。
    5: 根据权利要求 4 所述的车辆, 其中, 所述驱动单元是步进电机, 所述关闭异常检测单元为以下单元 : 在不管是否指令使所述排气调节阀全闭、 但是所 述步进电机的步距角不是与所述排气调节阀的全闭相对应的步距角时, 或者在当指令开启 处于全闭状态的所述排气调节阀时所述步进电机的步距角不从与所述排气调节阀的全闭 相对应的步距角开启时, 检测到所述关闭异常。 2
    6: 根据权利要求 4 所述的车辆, 其中, 所述预定的区域是伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时能够运行的全部区域。
    7: 一种内燃机装置的控制方法, 所述内燃机装置包括 : 内燃机 ; 排气再循环装置, 其具 有调节使所述内燃机的排气再循环到进气系统中时的再循环量的排气调节阀和驱动该排 气调节阀以使其开闭的驱动单元 ; 以及排气净化装置, 其具有对所述内燃机的排气进行净 化的排气净化催化剂 ; 所述内燃机装置的控制方法的特征在于, 在未发生所述排气调节阀不完全成为关闭状 态的关闭异常时, 当在大于等于预定转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域中伴随着 排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃机使得通过用于抑制所述排气净化催化 剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使所述内燃机运行, 在发生了所述关闭异常时, 当在比 所述高负载运行区域宽的预定的区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制 该内燃机使得通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使所述 内燃机运行。

    说明书


    内燃机装置及其控制方法以及车辆

        技术领域 本发明涉及内燃机装置及其控制方法, 详细地说涉及具有内燃机、 排气再循环装 置、 排气净化装置的内燃机装置及该内燃机装置的控制方法, 其中所述排气再循环装置具 有调节使内燃机的排气再循环到进气系统中时的再循环量的排气调节阀、 以及驱动排气调 节阀以使其开闭的驱动单元, 所述排气净化装置具有对内燃机的排气进行净化的排气净化 催化剂。
         背景技术 以往, 作为这种内燃机装置, 提出了按照排气回流阀开阀时的进气管内压力与排 气回流阀闭阀时的进气管内压力之间的差压越小则燃料供应量越大的方式进行修正的内 燃机装置 ( 例如参照专利文献 1)。在该装置中, 排气回流阀开阀时的进气管内压力与排气 回流阀闭阀时的进气管内压力之间的差压越小, 判断为排气管流通路径或排气回流阀中的 阻塞的程度越大、 空燃比越大, 并通过按照使燃料供应量变大的方式进行修正来抑制氮氧
         化物 (NOx) 的排出。
         专利文献 1 : 日本特开 2001-349231 号公报。 发明内容 在这样的具有安装了排气再循环装置的内燃机的内燃机装置中, 当伴随着排气的 再循环而使内燃机在转矩较高的运行点运行时, 为了防止安装在内燃机的排气系统中的排 气净化装置的催化剂过热, 执行用于防止过热的燃料增量修正, 但是在煤等异物附着在排 气回流阀上而导致无法掌握排气回流阀的开度时, 有时会由于再循环量不足而导致催化剂 未预期地发生过热, 并导致排放恶化。
         本发明的内燃机装置及其控制方法的主要目的在于 : 即使在发生了排气调节阀不 能成为完全关闭状态的关闭异常时, 也能够抑制排气净化装置的催化剂过热。
         本发明的内燃机装置及其控制方法为了达到上述的主要目的而采用了以下方案。
         本发明的内燃机装置包括 : 内燃机 ; 排气再循环装置, 其具有调节使所述内燃机 的排气再循环到进气系统中时的再循环量的排气调节阀和驱动该排气调节阀以使其开闭 的驱动单元 ; 以及排气净化装置, 其具有对所述内燃机的排气进行净化的排气净化催化剂 ; 所述内燃机装置包括 :
         关闭异常检测单元, 其检测所述排气调节阀不能完全成为关闭状态的关闭异常 ; 以及
         控制单元, 其在通过所述关闭异常检测单元未检测到关闭异常时, 当在大于等于 预定转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机 运行时, 控制该内燃机以通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料 喷射使所述内燃机运行, 在通过所述关闭异常检测单元检测到关闭异常时, 当在比所述高 负载运行区域宽的预定的区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃
         机以通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使所述内燃机运 行。
         在该本发明的内燃机装置中, 在未检测到排气调节阀不完全成为关闭状态的关闭 异常时, 当在大于等于预定转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域中伴随着排气的再 循环而使内燃机运行时, 控制内燃机以通过用于抑制排气净化催化剂过热的、 增加了燃料 量的燃料喷射使内燃机运行, 在检测到排气调节阀的关闭异常时, 当在比上述高负载运行 区域宽的预定的区域中伴随着排气的再循环而使内燃机运行时, 控制内燃机以通过用于抑 制排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使内燃机运行。 由此, 即使再循环量不 足了, 也能够抑制催化剂未预期地发生过热。结果, 能够抑制排放恶化。
         这样的本发明的内燃机装置中也可以采用以下方式, 即, 所述驱动单元是步进电 机, 所述关闭异常检测单元为以下单元 : 在不管是否指令使所述排气调节阀全闭、 但是所述 步进电机的步距角不是与所述排气调节阀的全闭相对应的步距角时, 或者在当指令开启处 于全闭状态的所述排气调节阀时所述步进电机的步距角不从与所述排气调节阀的全闭相 对应的步距角开启时, 检测到所述关闭异常。 这样一来, 能够基于步进电机的步距角更加可 靠地检测到关闭异常。
         另外, 本发明的内燃机装置中也可以采用以下方式, 即, 所述预定的区域是伴随着 排气的再循环而使所述内燃机运行时所能够运行的全部区域。这样一来, 能够更加可靠地 抑制未预期的催化剂的过热。
         本发明的车辆搭载有上述任一方式的本发明的内燃机装置并使用来自所述内燃 机装置的动力来行驶, 其中上述任一方式的本发明的内燃机装置基本上包括 : 内燃机 ; 排 气再循环装置, 其具有调节使所述内燃机的排气再循环到进气系统中时的再循环量的排气 调节阀和驱动该排气调节阀以使其开闭的驱动单元 ; 以及排气净化装置, 其具有对所述内 燃机的排气进行净化的排气净化催化剂 ; 所述车辆包括 : 关闭异常检测单元, 其检测所述 排气调节阀不完全成为关闭状态的关闭异常 ; 以及控制单元, 其在通过所述关闭异常检测 单元未检测到关闭异常时, 当在大于等于预定转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域 中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃机以通过用于抑制所述排气净 化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使所述内燃机运行, 在通过所述关闭异常检测 单元检测到关闭异常时, 当在比所述高负载运行区域宽的预定的区域中伴随着排气的再循 环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃机以通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增 加了燃料量的燃料喷射使所述内燃机运行。
         在该本发明的车辆中, 由于搭载有上述任一方式的本发明的内燃机装置, 因此能 够发挥本发明的内燃机装置的效果, 例如即使再循环量不足了也能够抑制催化剂未预期地 发生过热的效果等相同的效果。
         本发明还提供一种内燃机装置的控制方法, 所述内燃机装置包括 : 内燃机 ; 排气 再循环装置, 其具有调节使所述内燃机的排气再循环到进气系统中时的再循环量的排气调 节阀和驱动该排气调节阀以使其开闭的驱动单元 ; 以及排气净化装置, 其具有对所述内燃 机的排气进行净化的排气净化催化剂 ; 所述内燃机装置的控制方法的特征在于,
         在未发生所述排气调节阀不完全成为关闭状态的关闭异常时, 当在大于等于预定 转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃机以通过用于抑制所述排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射 使所述内燃机运行, 在发生了所述关闭异常时, 当在比所述高负载运行区域宽的预定的区 域中伴随着排气的再循环而使所述内燃机运行时, 控制该内燃机以通过用于抑制所述排气 净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使所述内燃机运行。
         在该内燃机装置的控制方法中, 在未检测到排气调节阀不完全成为关闭状态的关 闭异常时, 当在大于等于预定转速并大于等于预定转矩的高负载运行区域中伴随着排气的 再循环而使内燃机运行时, 控制内燃机以通过用于抑制排气净化催化剂过热的、 增加了燃 料量的燃料喷射使内燃机运行, 在检测到排气调节阀的关闭异常时, 当在比上述高负载运 行区域宽的预定的区域中伴随着排气的再循环而使内燃机运行时, 控制内燃机以通过用于 抑制排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使内燃机运行。 由此, 即使再循环量 不足了, 也能够抑制催化剂未预期地发生过热。结果, 能够抑制排放恶化。 附图说明
         图 1 是表示作为本发明的一个实施例的混合动力汽车 20 的简要结构的结构图。
         图 2 是表示发动机 22 的简要结构的结构图。 图 3 是表示由实施例的发动机 ECU24 执行的 EGR 阀开启时控制例程的一个例子的 流程图。
         图 4 是表示由实施例的发动机 ECU24 执行的 EGR 执行时发动机控制例程的一个例 子的流程图。
         图 5 是表示净化催化剂 134a 可能过热的高负载运行区域的一个例子的说明图。
         图 6 是表示由实施例的发动机 ECU24 执行的 EGR 阀开启时控制例程的一个例子的 流程图。
         图 7 是表示变形示例的混合动力汽车 120 的简要结构的结构图。
         具体实施方式
         接下来, 使用实施例来说明用于实施本发明的最佳方式。图 1 是表示搭载有作为 本发明的一个实施例的内燃机装置的混合动力汽车 20 的简要结构的结构图。如图所示, 实 施例的混合动力汽车 20 具有 : 发动机 22 ; 三轴式动力分配统合机构 30, 其经由减震器 28 与 作为发动机 22 的输出轴的曲轴 26 连接 ; 电机 MG1, 其与动力分配统合机构 30 连接, 能够发 电; 减速齿轮 35, 其安装在与动力分配统合机构 30 连接的、 作为驱动轴的齿圈轴 32a 上 ; 电 机 MG2, 其与该减速齿轮 35 连接 ; 以及混合动力用电子控制单元 70, 其对车辆整体进行控 制。
         发动机 22 构成为例如能够通过汽油或轻油等烃系燃料输出动力的内燃机, 如图 2 所示, 经由节气门 124( 节流阀 ) 吸入由空气滤清器 122 净化后的空气并从燃料喷射阀 126 喷射汽油, 使吸入的空气与汽油混合, 经由进气门 128 将该混合气吸入到燃烧室中, 通 过由火花塞 130 产生的电火花使混合气爆炸燃烧, 将通过其能量而被压下的活塞 132 的往 复运动转换为曲轴 26 的旋转运动。来自发动机 22 的排气经由具有净化催化剂 ( 三元催化 剂 )134a 的净化装置 134 被排向外部气体并经由 EGR(Exhaust Gas Recirculation, 排气再 循环 ) 系统 160 被供应到进气侧, 其中所述净化催化剂 134a 对一氧化碳 (CO)、 碳化氢 (HC)、氮氧化物 (NOx) 等有害成分进行净化。EGR 系统 160 具有与净化装置 134 的后级连接并用 于将排气供应到进气侧的稳压室 (surge tank) 的 EGR 管 162、 以及配置在 EGR 管 162 上并 由步进电机 163 驱动的 EGR 阀 164, 通过调整 EGR 阀 164 的开度调整来调整作为不燃烧气体 的排气的供应量并将其供应到进气侧。发动机 22 能够这样将空气、 排气、 汽油的混合气吸 引到燃烧室中。
         发动机 22 由发动机用电子控制单元 ( 以下称为发动机 ECU)24 控制。发动机 ECU24 作为以 CPU24a 为中心的微处理器而构成, 除了 CPU24a 以外还具有 : 存储处理程序的 ROM24b ; 暂时存储数据的 RAM24c ; 以及未图示的输入输出端口和通信端口。来自检测发动 机 22 的状态的各种传感器的信号, 例如来自检测曲轴 26 的旋转位置的曲轴位置传感器 140 的曲轴位置、 来自检测发动机 22 的冷却水的温度的水温传感器 142 的冷却水温度 Tw、 来自 安装在燃烧室内的未图示的压力传感器的缸内压力、 来自检测对进行燃烧室的进排气的进 气门 128 以及排气门进行开闭的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器 144 的凸轮位置、 来 自检测节气门 124 的位置的节气门位置传感器 146 的节气门位置、 来自安装在进气管上并 检测吸入空气的质量流量的空气流量计 148 的吸入空气量 Qa、 来自同样安装在进气管上的 温度传感器 149 的进气温度、 来自检测进气管内的压力的进气压力传感器 158 的进气压力、 来自空燃比传感器 135a 的空燃比、 来自氧传感器 135b 的氧信号、 来自检测净化催化剂 134a 的温度的温度传感器 134b 的催化剂温度、 来自检测步进电机 163 的步距角的步距角 ( 步进 角, step angle) 传感器 163a 的步距角 θ 等经由输入端口输入到发动机 ECU24。另外, 经 由输出端口从发动机 ECU24 输出用于驱动发动机 22 的各种控制信号, 例如对燃料喷射阀 126 的驱动信号、 对调节节气门 124 的位置的节气门电机 136 的驱动信号、 对与点火器一体 化的点火线圈 138 的控制信号、 对能够改变进气门 128 的开闭正时的可变气门正时机构 150 的控制信号、 对调整 EGR 阀 164 的开度的步进电机 163 的驱动信号等。发动机 ECU24 与混 合动力用电子控制单元 70 进行通信, 通过来自混合动力用电子控制单元 70 的控制信号来 控制发动机 22 的运行并根据需要输出与发动机 22 的运行状态相关的数据。另外, 发动机 ECU24 还基于来自曲轴位置传感器 140 的曲轴位置计算出曲轴 26 的转速、 即发动机 22 的转 速 Ne。
         动力分配统合机构 30 包括 : 太阳齿轮 31, 其为外齿轮 ; 齿圈 32, 其与该太阳齿轮 31 配置在同心圆上, 为内齿轮 ; 多个小齿轮 33, 其与太阳齿轮 31 啮合并与齿圈 32 啮合 ; 以 及行星齿轮架 34, 其以多个小齿轮 33 能够自由自转并能够自由公转的方式保持多个小齿 轮 33, 该动力分配统合机构 30 构成为将太阳齿轮 31、 齿圈 32、 行星齿轮架 34 作为旋转要素 ( 元件 ) 而进行差动作用的行星齿轮机构。在动力分配统合机构 30 中, 在行星齿轮架 34 上 连接有发动机 22 的曲轴 26, 在太阳齿轮 31 上连接有电机 MG1, 在齿圈 32 上经由齿圈轴 32a 连接有减速齿轮 35, 当电机 MG1 作为发电机发挥功能时, 动力分配统合机构 30 将从行星齿 轮架 34 输入的、 来自发动机 22 的动力根据其传动比 (gear ratio) 分配给太阳齿轮 31 侧 和齿圈 32 侧, 当电机 MG1 作为电动机发挥功能时, 动力分配统合机构 30 对从行星齿轮架 34 输入的、 来自发动机 22 的动力和从太阳齿轮 31 输入的、 来自电机 MG1 的动力合并后输出给 齿圈 32 侧。输出给齿圈 32 的动力从齿圈轴 32a 经由齿轮机构 60 和差速齿轮 62 最终输出 给车辆的驱动轮 63a、 63b。
         电机 MG1 和电机 MG2 均构成为能够作为发电机驱动并能够作为电动机驱动的公知的同步发电电动机, 并经由变换器 41、 42(inverter) 与蓄电池 50 交换电力。 连接变换器 41、 42 和蓄电池 50 的电力线 54 作为各变换器 41、 42 共用的正极母线和负极母线而构成, 由电 机 MG1、 MG2 中的某一个发电产生的电力可以由另一个电机消耗。因此, 蓄电池 50 基于从电 机 MG1、 MG2 中的某一个产生的电力或不足的电力而进行充放电。另外, 如果通过电机 MG1、 MG2 取得了电力收支的平衡, 则蓄电池 50 不进行充放电。电机 MG1、 MG2 的驱动均由电机用 电子控制单元 ( 以下称为电机 ECU)40 控制。控制电机 MG1、 MG2 的驱动所需要的信号, 例 如来自检测电机 MG1、 MG2 的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器 43、 44 的信号和通过未 图示的电流传感器检测的施加给电机 MG1、 MG2 的相电流等输入到电机 ECU40, 从电机 ECU40 输出对变换器 41、 42 的开关 (switching) 控制信号。电机 ECU40 与混合动力用电子控制单 元 70 进行通信, 通过来自混合动力用电子控制单元 70 的控制信号来控制电机 MG1、 MG2 的 驱动, 并且根据需要将与电机 MG1、 MG2 的运行状态相关的数据输出给混合动力用电子控制 单元 70。另外, 电机 ECU40 还基于来自旋转位置检测传感器 43、 44 的信号计算出电机 MG1、 MG2 的转速 Nm1、 Nm2。
         蓄电池 50 由蓄电池用电子控制单元 ( 以下称为蓄电池 ECU)52 管理。管理蓄电池 50 所需要的信号, 例如来自设置在蓄电池 50 的端子间的未图示的电压传感器的端子间电 压、 来自安装在与蓄电池 50 的输出端子连接的电力线 54 上的未图示的电流传感器的充放 电电流、 来自安装在蓄电池 50 上的温度传感器 51 的电池温度 Tb 等输入到蓄电池 ECU52, 该蓄电池 ECU52 根据需要将与蓄电池 50 的状态相关的数据通过通信输出给混合动力用电 子控制单元 70。另外, 为了管理蓄电池 50, 蓄电池 ECU52 基于由电流传感器检测的充放电 电流的累计值来计算出剩余容量 SOC, 或者基于计算出的剩余容量 SOC 和电池温度 Tb 来计 算出输入输出限制 Win、 Wout, 该输入输出限制 Win、 Wout 是可以对蓄电池 50 进行充放电的 最大允许功率 ( 电力 )。另外, 可以通过以下方式来设定蓄电池 50 的输入输出限制 Win、 Wout : 基于蓄电池温度 Tb 来设定输入输出限制 Win、 Wout 的基本值, 并基于蓄电池 50 的剩 余容量 SOC 来设定输出限制用修正系数和输入限制用修正系数, 使设定了的输入输出限制 Win、 Wout 的基本值与修正系数相乘。
         混合动力用电子控制 ECU70 作为以 CPU72 为中心的微处理器而构成, 除了 CPU72 以外还具有 : 存储处理程序的 ROM74 ; 暂时存储数据的 RAM76 ; 以及未图示的输入输出端口 和通信端口。来自点火开关 80 的点火信号、 来自检测变速杆 81 的操作位置的档位传感器 82 的档位 SP、 来自检测加速踏板 83 的踩下量的加速踏板位置传感器 84 的加速器开度 Acc、 来自检测制动踏板 85 的踩下量的制动踏板位置传感器 86 的制动踏板位置 BP、 以及来自车 速传感器 88 的车速 V 等经由输入端口输入到混合动力用电子控制 ECU70。 另外, 如上所述, 混合动力 ECU70 经由通信端口与发动机 ECU24、 电机 ECU40、 蓄电池 ECU52 连接, 并与发动机 ECU24、 电机 ECU40、 蓄电池 ECU52 交换各种控制信号和数据。另外, 在实施例的混合动力汽 车 20 中, 作为由档位传感器 82 检测的档位 SP, 有停车档 (P 档 )、 空档 (N 档 )、 前进档 (D 档 )、 倒档 (R 档 ) 等。
         这样构成的实施例的混合动力汽车 20 基于与驾驶者对加速踏板 83 的踩下量相对 应的加速器开度 Acc 和车速 V 来计算出应向作为驱动轴的齿圈轴 32a 输出的要求转矩 Tr*, 并且控制发动机 22、 电机 MG1、 电机 MG2 的运行以将与该要求转矩相对应的要求动力输出给 齿圈轴 32a。 发动机 22、 电机 MG1、 电机 MG2 的运行控制方式包括转矩转换运行模式、 充放电运行模式、 以及电机运行模式等。在转矩转换运行模式下, 控制发动机 22 的运行以从发动 机 22 输出与要求动力相应的动力, 并且控制电机 MG1、 电机 MG2 的运行以将从发动机 22 输 出的全部动力通过动力分配统合机构 30、 电机 MG1、 电机 MG2 进行转矩转换并输出给齿圈轴 32a。在充放电运行模式下, 控制发动机 22 的运行以从发动机 22 输出与要求动力和蓄电池 50 的充放电所要求的功率之和相应的动力, 并且控制电机 MG1、 电机 MG2 的运行以伴随着蓄 电池 50 的充放电将从发动机 22 输出的全部动力或者其中的一部分动力通过动力分配统合 机构 30、 电机 MG1、 电机 MG2 进行转矩转换并与此相伴将要求动力输出给齿圈轴 32a。在电 机运行模式下, 执行运行控制以停止发动机 22 的运行并将来自电机 MG2 的与要求动力相应 的动力输出给齿圈轴 32a。另外, 转矩转换运行模式和充放电运行模式均是控制发动机 22、 电机 MG1、 电机 MG2 以伴随着发动机 22 的运行将要求动力输出给齿圈轴 32a 的模式, 由于在 实际的控制中不存在差异, 因此以下将两者合称为发动机负载运行模式。
         接下来, 说明搭载在这样构成的实施例的混合动力汽车 20 上的内燃机装置的工 作。这里, 实施例的内燃机装置主要是相当于发动机 22、 净化装置 134、 EGR 系统 160、 发动 机 ECU24。图 3 是表示由发动机 ECU24 执行的 EGR 阀开启时例程的一个例子的流程图。在 混合动力用电子控制单元 70 指示 EGR 阀 164 从全闭状态开启时执行该例程。
         当执行 EGR 阀开启时例程时, 发动机 ECU24 的 CPU24a 从步距角传感器 163a 输入 步进电机 163 的步距角 θ( 步骤 S100), 并调查输入的步进电机 163 的步距角 θ 是否是与 EGR 阀 164 的全闭相对应的预定角 θ0( 步骤 S110)。 如果煤等异物附着在 EGR 阀 164 上, 则 有时会发生 EGR 阀 164 变得不能成为完全关闭状态的关闭异常。步骤 S110 的处理是在步 距角 θ 不为预定角 θ0 时检测为发生了这样的关闭异常的处理。当步进电机 163 的步距 角 θ 为预定角 θ0 时 (EGR 阀 164 处于完全关闭状态时 ), 将在未检测到关闭异常时设定为 值 0、 并在检测到关闭异常时设定为值 1 的关闭异常检测标记 Fa 设定为值 0( 步骤 S120), 驱 动控制步进电机 163 以使步进电机 163 的步距角 (EGR 阀 164 的开度 ) 成为期望的值 ( 例 如成为基于吸入空气量 Qa、 发动机 22 的转速 Ne 等而确定的值 )( 步骤 S140), 然后结束 EGR 阀开启时例程。另一方面, 当在步骤 S110 中步进电机 163 的步距角 θ 不是预定角 θ0 时 (EGR 阀 164 不处于完全关闭状态时 ), 将关闭异常检测标记 Fa 设定为值 1( 步骤 S130), 驱 动控制步进电机 163 以使步进电机 163 的步距角 (EGR 阀 164 的开度 ) 成为期望的值 ( 步 骤 S140), 然后结束 EGR 阀开启时例程。
         接下来, 说明 EGR 执行时的发动机 22 的控制。图 4 是表示由发动机 ECU24 执行的 EGR 执行时发动机控制例程的一个例子的流程图。在 EGR 执行条件成立时每隔预定的时间 ( 例如数 msec) 重复地执行该例程。在实施例中, EGR 执行条件在来自水温传感器 142 的冷 却水温度 Tw 大于等于表示预热完成的预定温度 ( 例如 65℃或 70℃等 )、 并且发动机 22 的 转速 Ne、 吸入空气量 Qa 处于要求执行 EGR 的预定区域内 ( 例如, 转速 Ne 小于阈值且吸入空 气量 Qa 小于阈值的、 为改善燃料经济性 ( 燃費 ) 而要求执行 EGR 的区域内 ; 或者转速 Ne 大 于等于阈值或吸入空气量 Qa 大于等于阈值的、 为抑制催化剂 134a 过热而要求执行 EGR 的 区域内等 ) 时成立。
         当执行 EGR 执行时发动机控制例程时, 发动机 ECU24 的 CPU24a 首先执行输入来自 空气流量计 148 的吸入空气量 Qa、 关闭异常检测标记 Fa、 燃料增量判定标记 Fi 的处理 ( 步 骤 S200)。这里, 对于通过图 3 的 EGR 阀开启时例程, 在未检测到 EGR 阀 164 不完全成为关闭状态的关闭异常时设定为值 0、 在检测到关闭异常时设定为值 1 而写入 RAM24c 的预定 地址的数据, 通过读入而输入作为关闭异常检测标记 Fa。另外, 对于通过发动机 ECU24 的 CPU24a, 在发动机 22 的运行不处于净化催化剂 134a 可能过热的预定的高负载运行区域时 设定为值 0、 在发动机 22 的运行处于净化催化剂 134a 可能过热的预定的高负载运行区域时 设定为值 1 而写入 RAM24a 的预定地址的数据, 通过读入而输入作为燃料增量标记 Fi。图 5 是表示净化催化剂 134a 可能过热的高负载运行区域的一个例子的说明图。在实施例中, 当 发动机 22 在图中的斜线部分的、 转速 Ne 大于等于阈值 Neref 且输出转矩 Te 大于等于阈值 Teref 的区域中运行时, 判断为净化催化剂 134a 可能过热, 将燃料增量标记 Fi 设定为值 1。
         当这样输入了数据后, 设定相对于输入了的吸入空气量 Qa 成为目标空燃比 ( 例如 理论空燃比等 ) 的基本燃料喷射量 Qftmp( 步骤 S210)。然后, 调查关闭异常检测标记 Fa 是 否为值 0( 步骤 S220), 在关闭异常检测标记 Fa 为值 0 时, 即在未检测到 EGR 阀 164 不完全 成为关闭状态的关闭异常时, 进一步调查燃料增量标记 Fi 是否为值 0( 步骤 S230)。然后, 当燃料增量标记 Fi 为值 0 时, 将基本燃料喷射量 Qftmp 设定为目标燃料喷射量 Qf*( 步骤 S240), 当燃料增量标记 Fi 为值 1 时, 将基本燃料喷射量 Qftmp 与大于值 1 的修正系数 K 之 积 (Qftmp·K) 设定为目标燃料喷射量 Qf*( 步骤 S250), 然后使用设定的目标燃料喷射量 Qf* 来控制发动机 22( 步骤 S260), 之后结束 EGR 执行时发动机控制例程。 另外, 作为发动机 22 的控制, 执行使用了目标燃料喷射量 Qf* 的燃料喷射控制、 吸入空气量控制、 点火控制、 进气门 128 的开闭正时控制等。 当燃料增量标记 Fi 为值 1 时, 即当发动机 22 在预定的高负 载运行区域中运行时, 净化催化剂 134a 容易过热, 但是通过使用向增大方向修正了基本燃 料喷射量 Qftmp 而得到的目标燃料喷射量 Qf* 来控制发动机 22, 能够增加空气、 排气、 汽油 的混合气中的汽油的比例而降低混合气的燃烧温度, 进而能够抑制净化催化剂 134a 过热。
         另一方面, 当在步骤 S220 中燃料增量标记 Fa 为值 1 时, 将基本燃料喷射量 Qftmp 与上述的修正系数 K 之积 (Qftmp· K) 设定为目标燃料喷射量 Qf*( 步骤 S250), 使用设定的 目标燃料喷射量 Qf* 来控制发动机 22( 步骤 S260), 然后结束 EGR 执行时发动机控制例程。 这样, 当关闭异常检测标记 Fa 为值 1 时, 即当检测到 EGR 阀 164 不成为完全关闭状态的关 闭异常时, 在当伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行时能够运行的全部区域中, 使用向 增大方向修正了基本燃料喷射量 Qftmp 而得到的目标燃料喷射量 Qf* 来控制发动机 22, 因 此能够增加空气、 排气、 汽油的混合气中的汽油的比例而降低混合气的燃烧温度, 进而能够 抑制净化催化剂 134a 过热。因此, 即使由于煤等异物附着在 EGR 阀 164 上而导致排气的再 循环量不足了, 也能够抑制净化催化剂 134a 未预期地发生过热。结果, 能够抑制排放恶化。
         根据以上说明的实施例的混合动力汽车 20, 在未检测到 EGR 阀 164 不完全成为关 闭状态的关闭异常时, 当在预定的高负载运行区域中伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行时使用向增大方向修正了基本燃料喷射量 Qftmp 而得到的目标燃料喷射量 Qf* 来控制 发动机 22, 在检测到 EGR 阀 164 不完全成为关闭状态的关闭异常时, 在当伴随着排气的再 循环而使发动机 22 运行时能够运行的全部区域中伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行 时, 使用向增大方向修正了基本燃料喷射量 Qftmp 而得到的目标燃料喷射量 Qf* 来控制发 动机 22, 因此即使由于煤等异物附着在 EGR 阀 164 上而导致排气的再循环量不足, 也能够抑 制净化催化剂 134a 非预期地发生过热。结果, 能够抑制排放恶化。
         在实施例的混合动力汽车 20 中, 当检测到 EGR 阀 164 不完全成为关闭状态的关闭异常时, 在当伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行时能够运行的全部区域中伴随着排 气的再循环而使发动机 22 运行时, 使用向增大方向修正了基本燃料喷射量 Qftmp 而得到 的目标燃料喷射量 Qf* 来控制发动机 22, 但当在比上述预定的高负载运行区域宽的区域中 伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行时只要是使用向增大方向修正了基本燃料喷射量 Qftmp 而得到的目标燃料喷射量 Qf* 来控制发动机 22 即可。
         在实施例的混合动力汽车 20 中, 在控制步进电机 163 的驱动以使 EGR 阀 164 开启 之前, 通过调查步进电机 163 的步距角 θ 是否是与 EGR 阀 164 的全闭相对应的预定角 θ0 来检测 EGR 阀 164 不完全成为关闭状态的关闭异常, 但是也可以在控制步进电机 163 的驱 动以使 EGR 阀 164 关闭时, 通过调查步进电机 163 的步距角 θ 是否是与 EGR 阀 164 的全闭 相对应的预定角 θ0 来检测关闭异常。图 6 是表示在该情况下执行的 EGR 阀关闭时例程的 一个例子的流程图。当执行 EGR 阀关闭时例程时, 控制步进电机 163 的驱动以使步进电机 163 的步距角成为预定角 θ0(EGR 阀 164 成为全闭状态 )( 步骤 S300)。然后, 从步距角传 感器 163a 输入步进电机 163 的步距角 θ( 步骤 S310), 调查输入的步进电机 163 的步距角 θ 是否是与 EGR 阀 164 的全闭相对应的预定角 θ0( 步骤 S320), 当步进电机 163 的步距角 θ 为预定角 θ0 时, 将关闭异常检测标记 Fa 设定为值 0( 步骤 S330), 当步进电机 163 的步 距角 θ 不为预定角 θ0 时, 将关闭异常检测标记 Fa 设定为值 1( 步骤 S340), 然后结束 EGR 阀关闭时例程。在该情况下, 在下一次开启 EGR 阀 164 后与实施例同样地执行图 4 的 EGR 执行时发动机控制例程, 由此能够发挥与实施例相同的效果。 在实施例的混合动力汽车 20 中, 通过调查从步距角传感器 163a 输入的步进电机 163 的步距角 θ 是否是与 EGR 阀 164 的全闭相对应的预定角 θ0 来检测 EGR 阀 164 不完全 成为关闭状态的关闭异常, 但是只要能够判定 EGR 阀 164 是否完全处于关闭状态, 则也可以 基于步进电机 163 的步距角 θ 以外的任何物理量 ( 例如 EGR 阀 164 的开度等 ) 来检测关 闭异常。
         在实施例的混合动力汽车 20 中, 将电机 MG2 的动力通过减速齿轮 35 进行减速变 换后输出给齿圈轴 32a, 但是也可以如图 7 的变形示例的混合动力汽车 120 所例示的那样将 电机 MG2 的动力输出给与和齿圈轴 32a 连接的车轴 ( 和驱动轴 63a、 63b 连接的车轴 ) 不同 的车轴 ( 图 7 中的与车轮 64a、 64b 连接的车轴 )。
         在上述实施例中, 说明了使用来自发动机的动力和来自电机的动力而行驶的混合 动力汽车, 但是不限于混合动力汽车, 也可以是仅将发动机作为驱动源的汽车。
         另外, 只要具有主要包括发动机 22、 EGR 系统 160、 发动机 ECU24 的内燃机装置就可 以执行与实施例相同的控制, 因此也可以是搭载在汽车、 车辆、 船舶、 航空器等移动体等上 的内燃机装置的方式, 或者是组装在建设设备等不移动的设备中的内燃机装置的方式。另 外, 也可以是这样的内燃机装置的控制方法的方式。
         对实施例中的主要要素与发明内容部分中所记载的发明的主要要素之间的对应 关系进行说明。在实施例中, 发动机 22 相当于 “内燃机” ; EGR 系统 160 相当于 “排气再循环 装置” ; 净化装置 134 相当于 “排气净化装置” ; 执行图 3 的 EGR 阀开启时例程的步骤 S110 ~ S130 的处理的发动机 ECU24 相当于 “关闭异常检测单元” , 所述步骤 S110 ~ S130 的处理是 指: 在当发出开启处于全闭状态的 EGR 阀 164 的指令时步进电机 163 的步距角 θ 不从与 EGR 阀 164 的全闭相对应的预定角 θ0 开启时, 检测到关闭异常 ; 执行图 4 的 EGR 执行时发
         动机控制例程的发动机 ECU24 相当于 “控制单元” , 所述 EGR 执行时发动机控制例程是指 : 当关闭异常检测标记 Fa 为值 0 时 ( 未检测到 EGR 阀 164 不完全成为关闭状态的关闭异常 时 ), 如果燃料增量判定标记 Fi 为值 0( 发动机 22 不在净化催化剂 134a 可能过热的预定的 高负载运行区域中运行时 ), 在伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行时将基本燃料喷射 量 Qftmp 设定为目标燃料喷射量 Qf*, 如果燃料增量判定标记 Fi 为值 1( 发动机 22 在净化 催化剂 134a 可能过热的预定的高负载运行区域中运行时 ), 在伴随着排气的再循环而使发 动机 22 运行时将基本燃料喷射量 Qftmp 与修正系数 K 之积 (Qftmp· K) 设定为目标燃料喷 射量 Qf*, 当关闭异常检测标记 Fa 为值 1 时 ( 检测到关闭异常时 ), 当在伴随着排气的再循 环而使发动机 22 运行时所能够运行的全部区域中伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行 时, 将基本燃料喷射量 Qftmp 与修正系数 K 之积设定为目标燃料喷射量 Qf*, 并使用设定的 目标燃料喷射量 Qf* 来控制发动机 22。
         这里, 作为 “内燃机” , 不限于通过汽油或轻油等烃系燃料输出动力的内燃机, 可以 是氢发动机等任何类型的内燃机。作为 “排气再循环装置” , 不限于 EGR 系统 160, 只要是具 有调节使内燃机的排气再循环到进气系统中时的再循环量的排气调节阀和驱动排气调节 阀以使其开闭的驱动单元的装置即可。作为 “排气净化装置” , 不限于净化装置 134, 只要是 具有对来自内燃机的排气进行净化的排气净化催化剂的装置即可。作为 “关闭异常检测单 元” , 不限于在开启处于全闭状态的 EGR 阀 164 时如果步进电机 163 的步距角 θ 不从与 EGR 阀 164 的全闭相对应的预定角 θ0 开启时则检测为发生了关闭异常的单元, 只要是检测排 气调节阀不完全成为关闭状态的关闭异常的单元即可, 例如在控制步进电机 163 的驱动以 使步进电机 163 的步距角成为预定角 θ0 时如果步进电机 163 的步距角 θ 不为预定角 θ0 时则检测为发生了关闭异常的单元等。作为 “控制单元” , 不限于以下的发动机 ECU14 : 当未 检测到 EGR 阀 164 不完全成为关闭状态的关闭异常时, 如果发动机 22 不在净化催化剂 134a 可能过热的预定的高负载运行区域中运行, 则在伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行 时将基本燃料喷射量 Qftmp 设定为目标燃料喷射量 Qf*, 当发动机 22 在净化催化剂 134a 可 能过热的预定的高负载运行区域中运行时, 则在伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行 时将基本燃料喷射量 Qftmp 与修正系数 K 之积 (Qftmp·K) 设定为目标燃料喷射量 Qf*, 当 检测到 EGR 阀 164 不完全成为关闭状态的关闭异常时, 在当伴随着排气的再循环而使发动 机 22 运行时能够运行的全部区域中伴随着排气的再循环而使发动机 22 运行时, 将基本燃 料喷射量 Qftmp 与修正系数 K 之积设定为目标燃料喷射量 Qf*, 并使用设定的目标燃料喷射 量 Qf* 来控制发动机 22。 作为 “控制单元” , 只要满足以下条件即可 : 在通过关闭异常检测单 元未检测到关闭异常时, 当在大于等于预定转速、 大于等于预定转矩的高负载运行区域中 伴随着排气的再循环而使内燃机运行时, 控制内燃机以通过用于抑制排气净化催化剂过热 的、 增加了燃料量的燃料喷射使内燃机运行 ; 在通过关闭异常检测单元检测到关闭异常时, 当在比高负载运行区域宽的预定区域中伴随着排气的再循环而使内燃机运行时, 控制内燃 机以通过用于抑制排气净化催化剂过热的、 增加了燃料量的燃料喷射使内燃机运行。
         另外, 实施例中的主要要素与发明内容部分中所记载的发明的主要要素之间的对 应关系, 由于实施例是用于具体地说明用于实施发明内容部分所记载的发明的最佳方式的 一个例子, 因此不限定发明内容部分所记载的发明的要素。 即, 对于发明内容部分所记载的 发明的解释应该基于该部分的记载来进行, 实施例仅是发明内容部分所记载的发明的一个具体的示例。
         以上使用实施例说明了本发明的实施方式, 但是本发明丝毫不受限于这样的实施 例, 不言而喻可以在不脱离本发明的主旨的范围内通过各种方式来实施。
         产业上的可应用性
         本发明能够应用于内燃机装置和车辆的制造产业等。

    关 键  词:
    内燃机 装置 及其 控制 方法 以及 车辆
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