СИСТЕМА СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ
POWER TRANSMISSION SYSTEM

Область техники
[0001] Изобретение относится к системам силовой передачи.
Уровень техники
[0002] Например, в публикации заявки на патент Японии № 2001-221138 (JP 2001-221138 А) раскрыто пусковое устройство для двигателя внутреннего сгорания. Этот двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель с прямым впрыском, который используется для транспортных средств на основе функции пуска/остановки. Чтобы улучшать характеристики запуска двигателя, пусковое устройство выполнено с возможностью определять позицию вращения коленчатого вала, когда двигатель остановлен, и вращать коленчатый вал с использованием электромотора (стартерного электромотора) в то время, когда двигатель остановлен, так чтобы получать угол поворота коленчатого вала, который является оптимальным для повторного запуска двигателя. JP 2001-221138 А раскрывает управление ранним запуском для двигателей с прямым впрыском. При этом управлении ранним запуском, когда двигатель повторно запускается, впрыск топлива и зажигание начинается с цилиндра, который находится в такте сжатия или такте впуска в то время, когда двигатель остановлен посредством процесса автоматической остановки (цилиндра такта сжатия или цилиндра такта впуска). JP 2001-221138 А описывает пример управления вращением коленчатого вала до оптимального угла поворота коленчатого вала, которое предназначено для двигателей с впрыском топлива в проходы. В этом примере, посредством задания угла поворота коленчатого вала непосредственно перед тем, как впускной клапан определенного цилиндра открывается, равным оптимальному углу поворота коленчатого вала, впрыскиваемое топливо вводится в цилиндр, как только проворачивание начинается, так что сжатие и сгорание выполняются немедленно.
[0003] В публикации заявки на патент Японии № 2011-099357 (JP 2011-099357 А) раскрыта технология, в которой идентификация цилиндров выполняется посредством датчика угла поворота коленчатого вала с использованием ферромагнитного магниторезистивного элемента (MRE) в двигателе внутреннего сгорания с искровым зажиганием, который выполняет процесс автоматической остановки и процесс повторного запуска двигателя. Эта технология служит для того, чтобы быстро повторно запускать двигатель. В публикации заявки на патент Японии № 2014-185524 (JP 2014-185524 А) раскрыта технология, в которой большой объем топлива подается в камеру сгорания и сжигается при запуске двигателя, чтобы быстро увеличивать частоту вращения двигателя и в силу этого уменьшать углеводороды (HC) в сжигаемом газе. В публикации заявки на патент Японии № 2015-045247 (JP 2015-045247 А) раскрыта технология, в которой, когда двигатель остановлен, позиция остановки коленчатого вала управляется в позицию около верхней мертвой точки сжатия.
Сущность изобретения
[0004] В системе силовой передачи, включающей в себя двигатель внутреннего сгорания для одного или обоих из тяги транспортного средства и выработки мощности, температура катализатора для управления выхлопными газами (в дальнейшем иногда называемого просто "катализатором") становится высокой, когда двигатель внутреннего сгорания часто находится в диапазоне высокой нагрузки в ходе работы. В случае если температура катализатора является высокой в то время, когда двигатель внутреннего сгорания остановлен, температура катализатора по-прежнему может быть высокой, когда двигатель повторно запускается. Когда газ с высокой концентрацией кислорода протекает в высокотемпературный катализатор, возникает тенденция к разрушению катализатора. Соответственно, разрушение катализатора может продолжаться, когда воздух (кислород) протекает в высокотемпературный катализатор с вращением коленчатого вала, сразу после того, как двигатель запускается (повторно запускается).
[0005] Изобретение предоставляет систему силовой передачи, которая может уменьшать поступление кислорода в катализатор для управления выхлопными газами, когда двигатель запускается в состоянии, в котором катализатор для управления выхлопными газами имеет высокую температуру.
[0006] Аспект изобретения относится к системе силовой передачи. Система силовой передачи включает в себя: двигатель внутреннего сгорания; первый электромотор; датчик позиции остановки; и устройство управления. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя, по меньшей мере, один цилиндр, коленчатый вал, систему впрыска топлива, систему зажигания, которая зажигает воздушно-топливную смесь, и катализатор для управления выхлопными газами, расположенный в выпускном канале. Система впрыска топлива включает в себя клапан впрыска топлива, который располагается в каждом, по меньшей мере, из одного цилиндра и который впрыскивает топливо во впускной проход. Первый электромотор имеет возможность проворачивать двигатель внутреннего сгорания. Датчик позиции остановки определяет позицию остановки проворота коленчатого вала. Устройство управления выполнено с возможностью управлять двигателем внутреннего сгорания и первым электромотором и выполнять процесс хранения позиций остановки для сохранения позиции остановки проворота, определяемой посредством датчика позиции остановки. Устройство управления дополнительно выполнено с возможностью выполнять режим раннего запуска, когда температура катализатора для управления выхлопными газами в то время, когда выполняется запрос на запуск двигателя, равна или выше первого порогового значения. Режим раннего запуска представляет собой режим, в котором двигатель внутреннего сгорания запускается посредством, по меньшей мере, одного из первого процесса запуска и второго процесса запуска. Устройство управления дополнительно выполнено с возможностью выполнять режим нормального запуска, когда температура катализатора для управления выхлопными газами в то время, когда выполняется запрос на запуск двигателя, ниже первого порогового значения. Режим нормального запуска представляет собой режим, в котором двигатель внутреннего сгорания запускается ни посредством первого процесса запуска, ни посредством второго процесса запуска. Первый процесс запуска представляет собой процесс, который выполняется для цилиндра такта сжатия, который находится в такте сжатия в то время, когда двигатель остановлен, и представляет собой процесс, в котором впрыск топлива выполняется таким образом, что топливо вводится в цилиндр такта сжатия во время последнего такта впуска, который выполняется в ходе остановки двигателя, и на основе сохраненной позиции остановки проворота, зажигание выполняется в первом цикле цилиндра такта сжатия после начала проворачивания в ответ на запрос на запуск двигателя. Второй процесс запуска представляет собой процесс, который выполняется для цилиндра такта впуска, который находится в такте впуска в то время, когда двигатель остановлен, и представляет собой процесс, в котором, на основе сохраненной позиции остановки проворота, впрыск топлива выполняется в течение периода от времени, когда выполняется запрос на запуск двигателя, до первого времени, в которое впускной клапан закрывается после начала проворачивания, и на основе сохраненной позиции остановки проворота, зажигание выполняется в первом цикле цилиндра такта впуска после начала проворачивания.
[0007] Согласно системе силовой передачи вышеприведенного аспекта, режим раннего запуска выполняется, когда температура катализатора для управления выхлопными газами в то время, когда выполняется запрос на запуск двигателя, равна или выше первого порогового значения. В режиме раннего запуска, двигатель внутреннего сгорания запускается посредством, по меньшей мере, одного из первого и второго процессов запуска. Посредством использования сохраненной позиции остановки проворота, по меньшей мере, один из первого и второго процессов запуска может выполняться сразу после начала проворачивания. Согласно первому процессу запуска, сгорание может выполняться в первом такте расширения цилиндра такта сжатия после начала проворачивания. Согласно второму процессу запуска, сгорание может выполняться в первом такте расширения цилиндра такта впуска после начала проворачивания. Как результат, газ, который выпускается в первом такте выпуска цилиндра такта сжатия, представляет собой сжигаемый газ, и это применимо и к цилиндру такта впуска. Система силовой передачи, имеющая режим раннего запуска, в силу этого уменьшает поступление кислорода в катализатор для управления выхлопными газами, когда двигатель запускается в состоянии, в котором катализатор для управления выхлопными газами имеет высокую температуру.
[0008] В вышеприведенном аспекте, система силовой передачи дополнительно может включать в себя вращающуюся электрическую машину, соединенную с коленчатым валом. Устройство управления может выполнять управление позицией остановки. Управление позицией остановки представляет собой управление, при котором вращающаяся электрическая машина управляется таким образом, что позиция остановки проворота расположена в пределах заданного диапазона, который требуется для того, чтобы выполнять, по меньшей мере, один из первого процесса запуска и второго процесса запуска.
[0009] В вышеприведенном аспекте, двигатель внутреннего сгорания может представлять собой рядный трехцилиндровый двигатель. Исходная позиция заданного диапазона позиции остановки проворота может представлять собой такую позицию, что позиция остановки поршня цилиндра такта сжатия составляет 60º перед верхней мертвой точкой сжатия для угла поворота коленчатого вала, и позиция остановки поршня цилиндра такта впуска составляет 60º после верхней мертвой точки выпуска для угла поворота коленчатого вала.
[0010] В вышеприведенном аспекте, двигатель внутреннего сгорания может представлять собой рядный четырехцилиндровый двигатель. Исходная позиция заданного диапазона позиции остановки проворота может представлять собой такую позицию, что позиция остановки поршня цилиндра такта сжатия составляет 90º перед верхней мертвой точкой сжатия для угла поворота коленчатого вала, и позиция остановки поршня цилиндра такта впуска составляет 90º после верхней мертвой точки выпуска для угла поворота коленчатого вала.
[0011] В вышеприведенном аспекте, в режиме раннего запуска, устройство управления может выполнять как первый процесс запуска, так и второй процесс запуска, когда скорость транспортного средства для транспортного средства, оснащенного системой силовой передачи, равна или выше второго порогового значения, и может выполнять только один из первого процесса запуска и второго процесса запуска, когда скорость транспортного средства ниже второго порогового значения.
[0012] В вышеприведенном аспекте, первый электромотор может представлять собой электромотор-генератор, который имеет возможность проворачивать двигатель внутреннего сгорания, и который также вырабатывает электрическую мощность с использованием мощности двигателя внутреннего сгорания. Система силовой передачи дополнительно может включать в себя: второй электромотор, который приводит в движение транспортное средство; и аккумулятор, который накапливает электрическую мощность, вырабатываемую посредством электромотора-генератора. В режиме раннего запуска, устройство управления может выполнять только один из первого процесса запуска и второго процесса запуска, когда скорость транспортного средства ниже второго порогового значения, и оставшийся уровень заряда аккумулятора выше третьего порогового значения, и может выполнять как первый процесс запуска, так и второй процесс запуска, когда скорость транспортного средства ниже второго порогового значения, но оставшийся уровень заряда аккумулятора равен или меньше третьего порогового значения.
[0013] В вышеприведенном аспекте, первый электромотор может представлять собой электромотор-генератор, который имеет возможность проворачивать двигатель внутреннего сгорания, и который также вырабатывает электрическую мощность с использованием мощности двигателя внутреннего сгорания. Система силовой передачи дополнительно может включать в себя: второй электромотор, который приводит в движение транспортное средство, оснащенное системой силовой передачи; и аккумулятор, который накапливает электрическую мощность, вырабатываемую посредством электромотора-генератора. Устройство управления может управлять вторым электромотором и электромотором-генератором. Двигатель внутреннего сгорания может служить исключительно для выработки мощности.
[0014] В вышеприведенном аспекте, устройство управления может начинать впрыск топлива посредством второго процесса запуска перед началом проворачивания.
[0015] В вышеприведенном аспекте, устройство управления может обеспечивать опережение по времени, в которое начинается впрыск топлива посредством второго процесса запуска, когда температура наружного воздуха является низкой, по сравнению со случаем, когда температура наружного воздуха является высокой.
[0016] В вышеприведенном аспекте, устройство управления может начинать впрыск топлива посредством второго процесса запуска синхронно с началом проворачивания.
[0017] В вышеприведенном аспекте, первое пороговое значение может быть равно или выше 700ºC.
Краткое описание чертежей
[0018] Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичными ссылочными позициями обозначены аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 схематично иллюстрирует пример конфигурации системы силовой передачи согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 2 схематично иллюстрирует пример конфигурации двигателя внутреннего сгорания, показанного на фиг. 1;
Фиг. 3 является временной диаграммой операции, которая выполняется при прерывистом запуске двигателя в сравнительном примере;
Фиг. 4 иллюстрирует пример позиции остановки поршня каждого цилиндра вместе с фазами газораспределения впускного и выпускного клапана;
Фиг. 5 является временной диаграммой операции, которая выполняется, когда двигатель остановлен согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 6 иллюстрирует распределение зажигания каждого цилиндра при прерывистом запуске двигателя из позиций остановки поршня, показанных на фиг. 4;
Фиг. 7 является временной диаграммой операции, которая выполняется при прерывистом запуске двигателя согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 8 является временной диаграммой, иллюстрирующей пример периода впрыска топлива, который может использоваться во втором процессе запуска;
Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется, когда двигатель остановлен согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется при прерывистом запуске двигателя согласно первому варианту осуществления;
Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется при прерывистом запуске двигателя согласно второму варианту осуществления;
Фиг. 12 иллюстрирует пример позиций остановки поршня четырех цилиндров рядного четырехцилиндрового двигателя вместе с фазами газораспределения впускного и выпускного клапана;
Фиг. 13 схематично иллюстрирует пример конфигурации системы силовой передачи согласно справочному примеру;
Фиг. 14 является временной диаграммой операции, которая выполняется при прерывистом запуске двигателя при высокой температуре катализатора в справочном примере;
Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется, когда двигатель остановлен согласно справочному примеру; и
Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется при прерывистом запуске двигателя согласно справочному примеру.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
[0019] В дальнейшем описываются варианты осуществления изобретения и справочные примеры со ссылкой на прилагаемые чертежи. Идентичные элементы обозначаются с помощью идентичных ссылок с номерами на всех чертежах, и повторяющееся описание опускается или упрощается. Любое числовое значение относительно элемента, такого как число, величина, величина или диапазон элемента, упомянутого в нижеприведенном описании вариантов осуществления, не имеет намерение ограничивать изобретение, если не указано иное, либо если не очевидно из теории, что изобретение ограничено числовым значением. Кроме того, любая конструкция этап и т.д., описанные в нижеприведенных вариантах осуществления, не являются важными для изобретения, если не указано иное, либо если не очевидно из теории, что конструкция, этап и т.д. являются важными для изобретения.
Первый вариант осуществления
[0020] В дальнейшем описывается первый вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 1-10.
Конфигурация системы силовой передачи
[0021] Фиг. 1 схематично иллюстрирует пример конфигурации системы 10 силовой передачи согласно первому варианту осуществления. Система 10 силовой передачи включает в себя два электромотора-генератора 12, 14, аккумулятор 16, двигатель 30 внутреннего сгорания и устройство 70 управления. В дальнейшем в этом документе, первый электромотор-генератор 12 иногда упоминается в качестве "MG1", и второй электромотор-генератор 14 иногда упоминается в качестве "MG2".
[0022] MG2 используется в качестве электромотора, который приводит в движение транспортное средство (колеса 18), кроме тех случаев, когда рекуперативное торможение выполняется во время замедления транспортного средства. MG2 в силу этого представляет собой пример "второго электромотора" согласно изобретению. Например, MG2 представляет собой электромотор-генератор трехфазного переменного тока. Аккумулятор 16 (источник мощности постоянного тока) накапливает электрическую мощность, которая должна подаваться в MG2. Система 10 силовой передачи имеет такую конфигурацию, в которой она может заряжать аккумулятор 16 с помощью электрической мощности, подаваемой из-за пределов транспортного средства через штепсель 20.
[0023] Система 10 силовой передачи также вырабатывает электрическую мощность с использованием двигателя 30 внутреннего сгорания и MG1, чтобы увеличивать диапазон приведения в движение транспортного средства. В частности, MG1 сцепляется с двигателем 30 внутреннего сгорания и приводится в действие посредством мощности двигателя 30 внутреннего сгорания, чтобы вырабатывать электрическую мощность. Вырабатываемая электрическая мощность подается в аккумулятор 16. MG 1 также функционирует в качестве стартерного электромотора, который проворачивает двигатель 30 внутреннего сгорания. MG1 в силу этого представляет собой пример "первого электромотора" и "электромотора-генератора" согласно изобретению. Например, MG1 также представляет собой электромотор-генератор трехфазного переменного тока.
[0024] Двигатель 30 внутреннего сгорания снабжается топливом, с тем чтобы работать. В частности, двигатель 30 внутреннего сгорания представляет собой двигатель с искровым зажиганием и, например, рядный трехцилиндровый двигатель, имеющий три цилиндра 32#1-32#3. Порядок зажигания двигателя 30 внутреннего сгорания представляет собой цилиндры 32#1, 32#2 и 32#3. Разность фаз между смежными цилиндрами 32 в порядке зажигания составляет 240º для угла поворота коленчатого вала.
[0025] Фиг. 2 схематично иллюстрирует пример конфигурации двигателя 30 внутреннего сгорания, показанного на фиг. 1. Двигатель 30 внутреннего сгорания, например, представляет собой двигатель без наддува, но может быть сконфигурирован как двигатель с нагнетанием. Поршень 34 располагается в каждом цилиндре 32. Поршень 34 совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре 32. Впускной канал 36 и выпускной канал 38 обмениваются данными с камерой 32a сгорания каждого цилиндра 32. Впускной проход 36a впускного канала 36 открывается и закрывается посредством впускного клапана 40, и выпускной проход 38a выпускного канала 38 открывается и закрывается посредством выпускного клапана 42. Дроссельный клапан 44 с электронным управлением располагается во впускном канале 36, чтобы управлять объемом всасываемого воздуха. Двигатель 30 внутреннего сгорания включает в себя систему 46 впрыска топлива (только клапан 46a впрыска топлива показывается на чертеже) и систему 48 зажигания (только свеча зажигания показывается на чертеже). Клапан 46a впрыска топлива системы 46 впрыска топлива располагается для каждого цилиндра 32 и впрыскивает топливо во впускной проход 36a. Датчик 52 угла распределительного кулачка располагается на кулачковом валу 50, который приводит в действие впускной клапан 40. Датчик 52 угла распределительного кулачка выводит сигнал идентификации цилиндров, когда он определяет конкретную позицию вращения кулачкового вала 50.
[0026] Катализатор 54 для управления выхлопными газами (в дальнейшем называется просто "катализатором 54") располагается в выпускном канале 38. Более конкретно, катализатор 54 представляет собой самый высокорасположенный катализатор из множества катализаторов (катализаторы, отличные от катализатора 54, не показаны на чертеже), расположенных в выпускном канале 38. Таким образом, катализатор 54 представляет собой то, что называется "пусковым катализатором". Датчик 56 температуры катализатора присоединяется к катализатору 54. Датчик 56 температуры катализатора выводит сигнал согласно температуре T катализатора 54.
[0027] Двигатель 30 внутреннего сгорания дополнительно включает в себя датчик 58 температуры охлаждающей жидкости и датчик 60 угла поворота коленчатого вала. Датчик 58 температуры охлаждающей жидкости выводит сигнал согласно температуре охлаждающей жидкости двигателя, и датчик 60 угла поворота коленчатого вала выводит сигнал согласно углу поворота коленчатого вала. Более конкретно, датчик 60 угла поворота коленчатого вала располагается около коленчатого вала 62 и, например, представляет собой тип, имеющий функцию для того, чтобы определять обратное вращение (например, тип на основе магниторезистивного элемента (MRE-тип)). Датчик 60 угла поворота коленчатого вала представляет собой пример "датчика позиции остановки" согласно изобретению.
[0028] Система 10 силовой передачи дополнительно включает в себя устройство 70 управления. Устройство 70 управления управляет MG1, MG2 и двигателем 30 внутреннего сгорания (включающим в себя дроссельный клапан 44, систему 46 впрыска топлива и систему 48 зажигания). Устройство 70 управления включает в себя электронный модуль 72 управления (ECU) и модули 74, 76 управления мощностью (PCU). ECU 72 имеет, по меньшей мере, один процессор 72a и, по меньшей мере, одно запоминающее устройство 72b. Запоминающее устройство 72b сохраняет различные данные и различные управляющие программы, включающие в себя карты, используемые для того, чтобы управлять MG1, MG2 и двигателем 30 внутреннего сгорания. Когда процессор 72a считывает и выполняет любую из управляющих программ из запоминающего устройства 72b, устройство 70 управления выполняет различные процессы и виды управления.
[0029] Каждый из PCU 74, 76 включает в себя преобразователь мощности (инвертор), включающий в себя множество переключающих элементов. PCU 74 управляет MG1 на основе команд из ECU 72, и PCU 76 управляет MG2 на основе команд из ECU 72. Устройство 70 управления может быть сконфигурировано с использованием множества ECU. В частности, устройство 70 управления может отдельно включать в себя, например, ECU, который управляет системой 10 силовой передачи в целом, ECU, который управляет двигателем 30 внутреннего сгорания, ECU, который управляет MG1, и ECU, который управляет MG2.
[0030] ECU 72 получает сигналы датчиков из различных датчиков, которые управляют работой системы 10 силовой передачи. Различные датчики включают в себя датчик 52 угла распределительного кулачка, датчик 56 температуры катализатора, датчик 58 температуры охлаждающей жидкости, датчик 60 угла поворота коленчатого вала, датчики 78, 80 угла вращения (круговые датчики позиции), датчик 82 тока, датчик 84 скорости транспортного средства и датчик 86 температуры наружного воздуха. Датчик 78 угла вращения определяет угол вращения MG1, и датчик 80 угла вращения определяет угол вращения MG2. Датчик 82 тока определяет ток, протекающий в аккумуляторе 16. Датчик 84 скорости транспортного средства определяет скорость (скорость V транспортного средства) транспортного средства, оснащенного системой 10 силовой передачи, и датчик 86 температуры наружного воздуха определяет температуру воздуха за пределами транспортного средства. ECU 72 может выполнять процесс идентификации цилиндров с использованием сигналов из датчика 60 угла поворота коленчатого вала и датчика 52 угла распределительного кулачка при запуске двигателя.
[0031] Транспортное средство, оснащенное системой 10 силовой передачи, имеющей вышеуказанную конфигурацию, соответствует тому, что называется электротранспортное средство с расширенным диапазоном (REEV). Более конкретно, REEV служит в качестве электротранспортного средства на аккумуляторах (BEV), которое, при запуске, работает только на электрической мощности, накопленной в аккумуляторе 16, до тех пор, пока оставшийся уровень заряда аккумулятора 16 (более конкретно, состояние заряда (SOC)), указывающий уровень заряда аккумулятора 16 относительно его емкости) не снижается до заданного нижнего предела или меньше. Когда SOC снижается до нижнего предела или меньше, аккумулятор 16 заряжается электрической мощностью, вырабатываемой с использованием мощности двигателя 30 внутреннего сгорания, чтобы расширять диапазон приведения в движение. Двигатель 30 внутреннего сгорания представляет собой двигатель исключительно для выработки мощности. REEV иногда классифицируются в качестве типа гибридного электротранспортного средства со штепсельным соединением для заряда от внешнего источника (PHEV).
Пример определения REEV
[0032] Например, REEV могут задаваться следующим образом. Согласно информации Департамента воздушных ресурсов Калифорнии (CARB), транспортные средства, удовлетворяющие всем следующим четырем требованиям, задаются как REEV.
(1) Транспортное средство должно иметь номинальный полностью электрический диапазон, по меньшей мере, в 75 миль.
(2) Вспомогательный силовой модуль (APU) должен предоставлять диапазон, меньший или самое большее равный этому диапазону емкости заряда аккумулятора (т.е. диапазон, предоставленный посредством электрической мощности, вырабатываемой посредством мощности двигателя внутреннего сгорания, должен быть меньшим или самое большее равным этому диапазону емкости заряда аккумулятора).
(3) APU не должен иметь возможность включаться до тех пор, пока заряд аккумулятора не израсходован.
(4) Транспортное средство должно удовлетворять требованиям для транспортных средств с максимально низким выбросом вредных веществ (SULEV) и должно соответствовать требованиям по нулевым выбросам в виде паров топлива.
1-2. Управление для уменьшения поступления кислорода в катализатор
[0033] ECU 72 системы 10 силовой передачи, смонтированной на REEV, запускает двигатель внутреннего сгорания 30, чтобы вырабатывать электрическую мощность, когда оставшийся уровень заряда (SOC) аккумулятора 16 снижается до заданного нижнего предела или меньше. Двигатель 30 внутреннего сгорания в силу этого запускается прерывисто каждый раз, когда формирование запроса на мощность возникает. Разрушение катализатора может возникать при таком прерывистом запуске двигателя.
Разрушение катализатора
[0034] Когда двигатель внутреннего сгорания часто находится в диапазоне высокой нагрузки в ходе работы, температура выхлопных газов обычно становится более высокой, и в силу этого температура катализатора также становится более высокой. Как результат, температура катализатора по-прежнему может быть высокой, когда двигатель повторно запускается после остановки (т.е. при прерывистом запуске двигателя). Разрушение катализатора имеет тенденцию увеличиваться, когда газ с высокой концентрацией кислорода протекает в высокотемпературный катализатор.
[0035] Фиг. 3 является временной диаграммой операции, которая выполняется при прерывистом запуске двигателя в сравнительном примере. Этот сравнительный пример иллюстрирует общий способ запуска для системы силовой передачи, имеющей аппаратную конфигурацию, аналогичную аппаратной конфигурации системы 10 силовой передачи, которая не приспосабливает показатели, указываемые в первом варианте осуществления. Время t0 на фиг. 3 соответствует времени, когда выполняется заданный запрос на запуск двигателя. В этом сравнительном примере, когда возникает запрос на отсечку топлива (F/C), проворачивание двигателя внутреннего сгорания начинается с использованием MG1 в ответ на запрос на запуск двигателя. Как результат, частота вращения двигателя увеличивается. Время t1 соответствует времени, когда F/C-запрос более не присутствует, а именно, времени, когда начинается впрыск топлива.
[0036] Значение счетчика для счетчика изменений угла поворота коленчатого вала, который подсчитывает сигналы угла поворота коленчатого вала, типично обнуляется, когда двигатель остановлен. Идентификация цилиндров, которая выполняется с использованием датчика угла поворота коленчатого вала и датчика угла распределительного кулачка при запуске двигателя, типично требует одного или двух вращений коленчатого вала. Период от времени t0 до времени t1 соответствует периоду A, который требуется для идентификации цилиндров после начала проворачивания. Газ, который присутствует в каждом цилиндре в то время, когда двигатель остановлен, представляет собой воздух. Соответственно, с вращением коленчатого вала в течение периода A, воздух выпускается из каждого цилиндра, и кислород, содержащийся в воздухе, поступает в катализатор.
[0037] В сравнительном примере, топливо впрыскивается во время t1 посредством общепринятого способа с использованием впрыска в проходы. В частности, этот впрыск топлива выполняется для каждого цилиндра в течение периода изменения угла поворота коленчатого вала, отличного от периода, в течение которого впускной клапан открывается (например, во время такта выпуска) (в дальнейшем в этом документе, этот впрыск топлива упоминается как "асинхронный впрыск на впускных проходах"). Когда такой асинхронный впрыск на впускных проходах выполняется во время t1, период B (t1-t2), соответствующий двум вращениям коленчатого вала, требуется для выпуска сжигаемого газа, получающегося в результате сгорания топлива в каждом цилиндре, из каждого цилиндра. Кислород также поступает в катализатор с вращением коленчатого вала в течение периода B.
[0038] Коленчатый вал в силу этого выполняет самое большее четыре вращения в течение общего периода A и B. А именно, коленчатый вал выполняет самое большее четыре вращения до того, как сжигаемый газ начинает подаваться в катализатор после прерывистого запуска двигателя. Когда температура катализатора является высокой при прерывистом запуске двигателя, разрушение катализатора может продолжаться вследствие кислорода, подаваемого в высокотемпературный катализатор с вращением коленчатого вала в течение периодов A, B.
Определение двигателя E внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом для транспортного средства
[0039] Вышеуказанное разрушение катализатора, в общем, может возникать в двигателях внутреннего сгорания, включенных в любой тип системы силовой передачи. Это разрушение катализатора является значительным в системах силовой передачи с использованием двигателя внутреннего сгорания с рабочим объемом, который является небольшим для транспортного средства (главным образом для размера и веса транспортного средства) (этот двигатель внутреннего сгорания в данном документе иногда называется просто "двигателем E внутреннего сгорания" для удобства). Это обусловлено тем, что этот двигатель E внутреннего сгорания имеет тенденцию часто находиться в диапазоне высокой нагрузки в ходе работы. Двигатель 30 внутреннего сгорания, который представляет собой двигатель исключительно для выработки мощности, смонтированный на REEV, также представляет собой пример двигателя E внутреннего сгорания.
[0040] Например, двигатель E внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом для транспортного средства может задаваться следующим образом с использованием различных индексов, таких как среднее эффективное тормозное давление BMEP, температура T катализатора при запуске двигателя и охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов.
Пример BMEP
[0041] Среднее эффективное тормозное давление BMEP получается посредством деления крутящего момента двигателя (крутящего момента вала) на рабочий объем. Таким образом, среднее эффективное тормозное давление BMEP представляет собой индекс, с помощью которого уровень нагрузки на двигатель может оцениваться независимо от рабочего объема. Двигатель E внутреннего сгорания может задаваться как двигатель с использованием среднего эффективного тормозного давления BMEP в 0,8 МПа или выше. REEV иногда используют двигатель внутреннего сгорания таким образом, чтобы достигать среднего эффективного тормозного давления BMEP в 0,8 МПа или выше независимо от частоты вращения двигателя после запуска двигателя.
Пример температуры T катализатора при запуске двигателя
[0042] Когда двигатель часто находится в диапазоне высокой нагрузки в ходе работы, температура выхлопных газов составляет вплоть до 700ºC или выше при запуске двигателя (при повторном запуске двигателя, к примеру, прерывистом запуске двигателя). Соответственно, температура T катализатора (более конкретно, температура пускового катализатора) также может становиться равной вплоть до 700ºC или выше (например, примерно 700-800ºC). Двигатель E внутреннего сгорания в силу этого может задаваться как двигатель, в котором температура T катализатора при запуске двигателя может составлять 700ºC или выше.
Пример охватываемого диапазона C/R выбросов выхлопных газов
[0043] Охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов может задаваться посредством следующего уравнения (1) на основе сопротивления R/L движению (N) при скорости транспортного средства в 100 км/ч, веса I/W транспортного средства (кг), рабочего объема (куб см), выходной мощности электромотора (выходной мощности тягового электромотора транспортного средства) (кВт) и выходной мощности двигателя (кВт). Охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов включает в себя отношение между выходной мощностью электромотора и выходной мощностью двигателя и также является применимым к гибридным транспортным средствам с делением мощности и параллельным гибридным транспортным средствам. Охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов REEV, последовательных гибридных транспортных средств и традиционных транспортных средств, включающих в себя только двигатель внутреннего сгорания в качестве источника приведения в движение, может вычисляться посредством подстановки нуля в выходную мощность электромотора в уравнении (1).
(1)
[0044] Двигатель E внутреннего сгорания также может задаваться как двигатель внутреннего сгорания, смонтированный на транспортном средстве, охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов которого, заданный посредством вышеуказанного уравнения (1), составляет 1,5 или больше. Для сравнения, в случае если традиционные транспортные средства и гибридные транспортные средства с делением мощности имеют двигатель внутреннего сгорания с рабочим объемом приблизительно в 1,5-2,5 л, их охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов типично составляет приблизительно 0,5-1,2 согласно уравнению (1). Результаты вычисления также показывают то, что в случае если двигатель внутреннего сгорания традиционных транспортных средств и гибридных транспортных средств с делением мощности заменяется двигателем внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом, чтобы конфигурировать REEV, охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов таких REEV составляет вплоть до приблизительно 1,9-3,1. Это означает то, что когда кузов транспортного средства является идентичным, охватываемый диапазон C/R выбросов выхлопных газов увеличивается по мере того, как рабочий объем уменьшается.
Общее представление управления в первом варианте осуществления
[0045] В настоящем варианте осуществления, устройство 70 управления выполняет "режим раннего запуска", когда температура катализатора 54 (температура T катализатора) в то время, когда выполняется запрос на запуск двигателя, равна или выше порогового значения Tth. Режим раннего запуска представляет собой режим, в котором двигатель 30 внутреннего сгорания запускается с использованием как "первого процесса запуска", так и "второго процесса запуска", которые описываются ниже. Пороговое значение Tth представляет собой пример "первого порогового значения" согласно изобретению.
[0046] В двигателе 30 внутреннего сгорания, который представляет собой пример двигателя E внутреннего сгорания с небольшим рабочим объемом для транспортного средства, температура T катализатора может составлять вплоть до 700ºC или выше при запуске двигателя, как описано выше. В настоящем варианте осуществления, пороговое значение Tth в силу этого задается равным 700ºC или выше (например, 700ºC). Тем не менее, пороговое значение Tth может задаваться равным любому значению, требуемому для того, чтобы затруднять разрушение катализатора, и в силу этого может составлять меньше 700ºC.
[0047] Когда температура T катализатора ниже порогового значения Tth, устройство 70 управления выполняет "режим нормального запуска". Режим нормального запуска представляет собой режим, в котором двигатель 30 внутреннего сгорания запускается с использованием ни одного из первого и второго процессов запуска. Конкретный пример режима нормального запуска не ограничен конкретным образом при условии, что он не использует ни один из первого и второго процессов запуска. Впрыск топлива в режиме нормального запуска может выполняться с использованием, например, асинхронного впрыска на впускных проходах, описанного выше.
Подробности относительно различных процессов и средств управления
[0048] Далее последовательно описываются "процесс хранения позиций остановки", "первый и второй процессы запуска" и "управление позицией остановки", которое выполняется вместе с процессом хранения позиций остановки и первым и вторым процессами запуска, со ссылкой на фиг. 4-8.
[0049] Фиг. 4 иллюстрирует пример позиций #1-#3 остановки поршня цилиндров 32#1-32#3 вместе с фазами газораспределения впускного и выпускного клапана. В примере по фиг. 4, впускной клапан 40 открывается около верхней мертвой точки выпуска и закрывается в середине (первой половине) такта сжатия. Выпускной клапан 42 открывается в середине (второй половине) такта расширения и закрывается около верхней мертвой точки выпуска. Позиции #1-#3 остановки поршня, показанные на фиг. 4, соответствуют "позиции P1 остановки проворота", описанной ниже.
[0050] Типичное поведение при вращении коленчатого вала 62 в ходе остановки двигателя в ответ на запрос на остановку двигателя (т.е. в течение периода от момента, когда частота вращения двигателя начинает снижаться, до момента когда она становится равной нулю) является следующим. Направление вращения коленчатого вала 62 изменяется на противоположное посредством давления сжатия цилиндра 32, который находится в такте сжатия непосредственно перед тем, как вращение коленчатого вала 62 прекращается. Вращение коленчатого вала 62 в силу этого прекращается, когда он вращается в обратном направлении. Более конкретно, коленчатый вал 62 полностью останавливается после того, как поршень 34 в этом цилиндре 32 более не подвергается давлению сжатия.
[0051] В примере по фиг. 4, цилиндр, в котором формируется давление сжатия, вызывающее такое обратное вращение, представляет собой цилиндр 32#3, и позиция #3 остановки поршня цилиндра 32#3 расположена в такте сжатия. В рядном трехцилиндровом двигателе 30 внутреннего сгорания, разность фаз между смежными цилиндрами 32 в порядке зажигания составляет 240º для угла поворота коленчатого вала. Соответственно, в двигателе 30 внутреннего сгорания, когда позиция #3 остановки поршня расположена во второй половине такта сжатия, аналогично примеру по фиг. 4 (если точнее, если позиция #3 остановки поршня не возвращена до 60º или меньше после впускной нижней мертвой точки посредством давления сжатия), позиция #1 остановки поршня цилиндра 32#1, который находится на один цилиндр после цилиндра 32#3 в порядке зажигания, расположена в такте впуска.
[0052] Как описано выше, в примере позиций остановки поршня, проиллюстрированных на фиг. 4, цилиндр 32#3 останавливается в такте сжатия (в дальнейшем, этот цилиндр упоминается как "цилиндр такта сжатия"), и цилиндр 32#1 останавливается в такте впуска (в дальнейшем, этот цилиндр упоминается как "цилиндр такта впуска"). Кроме того, цилиндр 32#1 останавливается с открытым впускным клапаном 40. Позиция #2 остановки поршня оставшегося цилиндра 32#2 расположена в нижней мертвой точке расширения (в начале такта выпуска).
Процесс хранения позиций остановки
[0053] Устройство 70 управления выполняет "процесс хранения позиций остановки", когда двигатель 30 внутреннего сгорания останавливается. Процесс хранения позиций остановки представляет собой процесс сохранения позиции остановки коленчатого вала 62 (позиции остановки проворота) и выполняется исходя из того, что первый и второй процессы запуска выполняются. Сохранение позиции остановки проворота означает сохранение сигнала угла поворота коленчатого вала из датчика 60 угла поворота коленчатого вала (датчика позиции остановки) в то время, когда вращение коленчатого вала 62 прекращается.
[0054] Как описано выше, вращение коленчатого вала 62 прекращается, когда он вращается в обратном направлении. "Датчик позиции остановки", который определяет позицию остановки проворота, в силу этого должен иметь функцию для того, чтобы определять обратное вращение коленчатого вала 62. Поскольку датчик 60 угла поворота коленчатого вала, используемый в настоящем варианте осуществления, имеет функцию для того, чтобы определять обратное вращение, точная позиция остановки проворота может определяться вместе с обратным вращением. Позиция остановки проворота, сохраненная в процессе хранения позиций остановки, используется для "зажигания посредством первого процесса запуска" и "впрыска топлива и зажигания посредством второго процесса запуска" при прерывистом запуске двигателя, как описано ниже.
[0055] Коленчатый вал 62 двигателя 30 внутреннего сгорания, применяемого к REEV, сцепляется с вращательным валом MG1. Датчик 78 угла вращения (круговой датчик позиции) имеет функцию для того, чтобы определять обратное вращение. Соответственно, в примере, в котором система силовой передачи включает в себя датчик угла поворота коленчатого вала, который не имеет функции для того, чтобы определять обратное вращение, вместо датчика 60 угла поворота коленчатого вала, система силовой передачи может использовать, например, датчик 78 угла вращения MG1 в качестве "датчика позиции остановки" согласно изобретению.
Первый процесс запуска
[0056] Первый процесс запуска выполняется для цилиндра такта сжатия (цилиндра 32#3 в примере по фиг. 4) в то время, когда двигатель остановлен до того, как выполняется запрос на запуск двигателя (прерывистый запрос на запуск).
[0057] Во-первых, описывается "впрыск топлива посредством первого процесса запуска". Этот впрыск топлива выполняется с использованием системы 46 впрыска топлива таким образом, что топливо вводится в цилиндр такта сжатия во время последнего такта впуска, который выполняется в ходе остановки двигателя. В дальнейшем описывается пример того, как этот впрыск топлива выполняется, со ссылкой на фиг. 5.
[0058] Фиг. 5 является временной диаграммой операции, которая выполняется, когда двигатель остановлен в первом варианте осуществления. Время t3 на фиг. 5 соответствует времени, когда выполняется заданный запрос на остановку двигателя. В примере по фиг. 5, отрицательный крутящий момент (тормозной крутящий момент) MG1 используется для того, чтобы прекращать вращение коленчатого вала 62 быстро. Отрицательный крутящий момент MG1 начинает прикладываться к коленчатому валу 62 во время t3. Отрицательный крутящий момент получается посредством приложения нагрузки при выработке мощности к MG1. Частота вращения двигателя снижается по мере того, как отрицательный крутящий момент прикладывается к коленчатому валу 62.
[0059] Время t4 после того, как приложение отрицательного крутящего момента к коленчатому валу 62 начинается, соответствует времени, когда выполняется F/C-запрос, т.е. времени, когда подача топлива в каждый цилиндр 32 начинает отсекаться. Время t6 соответствует времени, когда вращение коленчатого вала 62 полностью прекращается. Время t5 непосредственно перед временем t6 соответствует времени, когда впрыск топлива посредством первого процесса запуска начинается. Более конкретно, цилиндр, который в дальнейшем должен становиться цилиндром такта сжатия (32#3 в примере по фиг. 4), находится в последнем такте впуска во время t5. Соответственно, топливо может вводиться в этот цилиндр посредством выполнения впрыска топлива во время t5. Этот цилиндр затем останавливается в такте сжатия после того, как закрывается впускной клапан 40. Введенное топливо в силу этого может помещаться в этот цилиндр такта сжатия.
[0060] В двигателе 30 внутреннего сгорания с использованием системы 46 впрыска топлива впрыска в проходы, топливо более не может подаваться в цилиндр, остановленный в такте сжатия. Тем не менее, согласно способу впрыска топлива для первого процесса запуска настоящего варианта осуществления, топливо может подаваться в цилиндр такта сжатия до прерывистого запуска двигателя. Соответственно, сгорание может начинаться от первого цикла цилиндра такта сжатия при прерывистом запуске двигателя.
[0061] В изобретении, период, в течение которого впрыск топлива выполняется таким образом, что "топливо вводится в цилиндр такта сжатия во время последнего такта впуска, который выполняется в ходе остановки двигателя", не ограничен вышеприведенным примером (во время последнего такта впуска). Таким образом, этот период впрыска топлива может представлять собой любой период, который находится после времени, в которое впускной клапан 40 закрывается в цикле B, который находится на один цикл перед циклом A, которому принадлежит последний такт впуска, и который находится перед временем, в которое впускной клапан 40 закрывается в цикле A.
[0062] В примере по фиг. 5, время, в которое топливо начинает отсекаться, задерживаются относительно запроса на остановку двигателя на период от времени t3 до времени t4. Период, в течение которого топливо отсекается, в силу этого регулируется для того, чтобы атмосферный газ в катализаторе 54 имел достаточно низкую концентрацию кислорода в то время, когда двигатель остановлен впоследствии. Это препятствует развитию разрушения катализатора в то время, когда двигатель остановлен. В других примерах процесса остановки двигателя, топливо может отсекаться в ответ на запрос на остановку двигателя без приложения отрицательного крутящего момента MG1 к коленчатому валу 62, чтобы прекращать вращение коленчатого вала 62 быстро и без регулирования времени, в которое топливо начинает отсекаться.
[0063] Далее описывается "зажигание посредством первого процесса запуска". Фиг. 6 соответствует примеру по фиг. 4 и иллюстрирует распределение зажигания каждого цилиндра 32 при прерывистом запуске двигателя из позиций #1-#3 остановки поршня, показанных на фиг. 4. Нулевая точка угла поворота коленчатого вала на абсциссе на фиг. 6 соответствует верхней мертвой точке сжатия цилиндра 32#1.
[0064] Зажигание посредством первого процесса запуска выполняется на основе позиции остановки проворота, сохраненной в процессе хранения позиций остановки. В частности, зажигание посредством первого процесса запуска выполняется с использованием системы 48 зажигания в "первом цикле" цилиндра 32#3 такта сжатия после начала проворачивания на основе запроса на запуск двигателя (во время t0 на фиг. 7, описанном ниже). Пример распределения зажигания в первом цикле представляет собой верхнюю мертвую точку сжатия. Более конкретно, эта верхняя мертвая точка сжатия представляет собой первую верхнюю мертвую точку сжатия, которая достигается посредством любого из цилиндров 32#1-32#3 после начала проворачивания, и также упоминается "1TDC". Распределение зажигания в первом процессе запуска не ограничено 1TDC и может представлять собой любое другое распределение в пределах заданного периода изменения угла поворота коленчатого вала, включающего в себя 1TDC.
Второй процесс запуска
[0065] Впрыск топлива и зажигание посредством второго процесса запуска выполняются для цилиндра такта впуска, указываемого на основе позиции остановки проворота, сохраненной в процессе хранения позиций остановки (цилиндра 32#1 в примере по фиг. 4).
[0066] Во-первых, описывается "впрыск топлива посредством второго процесса запуска". Фиг. 7 является временной диаграммой операции, которая выполняется при прерывистом запуске двигателя в первом варианте осуществления. Формы сигналов частоты вращения двигателя и крутящего момента MG1 на фиг. 7 являются аналогичными формам сигналов в сравнительном примере, показанном на фиг. 3.
[0067] Прерывистый запуск двигателя в системе 10 силовой передачи, смонтированной на REEV, основан на запросе на выработку мощности, а не на запросе от водителя транспортного средства. Соответственно, время, в которое выполняется запрос на прерывистый запуск двигателя, может управляться посредством системы 10 силовой передачи. Устройство 70 управления в силу этого может определять требуемым образом время, в которое двигатель 30 внутреннего сгорания должен запускаться после того, как запрос на прерывистый запуск двигателя выполняется. Как показано на фиг. 7, в настоящем варианте осуществления, в случае если запрос на запуск двигателя выполняется во время t7, впрыск топлива посредством второго процесса запуска выполняется в то время, когда двигатель остановлен перед началом проворачивания (во время t0). Время t8 соответствует времени, когда этот впрыск топлива начинается.
[0068] Фиг. 8 является временной диаграммой, иллюстрирующей пример периода впрыска топлива, который может использоваться во втором процессе запуска. На фиг. 8, область, обозначаемая с помощью "F1", указывает период впрыска топлива во втором процессе запуска, используемом в первом варианте осуществления. Хотя время t8, в которое начинается период F1 впрыска топлива, может быть фиксированным, время t8 изменяется согласно температуре наружного воздуха в настоящем варианте осуществления. В частности, когда температура наружного воздуха является низкой, температура воздуха, застаивающегося во впускном проходу 36a в то время, когда двигатель остановлен, и температура поверхности стенки впускного прохода 36a становятся низкими. Соответственно, когда температура наружного воздуха является низкой, топливо, впрыскиваемое во впускной проход 36a, с меньшей вероятностью должно испаряться. В настоящем варианте осуществления, обеспечивается опережение по времени t8, в которое начинается впрыск топлива, когда температура наружного воздуха (более конкретно, температура наружного воздуха в то время, когда выполняется запрос на запуск двигателя) является низкой, по сравнению со случаем, когда температура наружного воздуха является высокой.
[0069] Период впрыска топлива, который может использоваться во втором процессе запуска, может представлять собой "любой период от времени t8, когда запрос на запуск двигателя (запрос на прерывистый запуск двигателя) выполняется, до первого времени t9, в которое впускной клапан 40 закрывается после начала проворачивания (от t8 до t9)". Соответственно, период впрыска топлива, например, может представлять собой любой из периодов F2-F4 впрыска топлива, показанных на фиг. 8, вместо периода F1 впрыска топлива, который находится в то время, когда двигатель остановлен. Период F2 впрыска топлива начинается синхронно с началом проворачивания (другими словами, одновременно с началом проворачивания). Период F3 впрыска топлива задается в пределах первого периода, в течение которого впускной клапан 40 открывается после начала проворачивания. Когда период F2 или F3 впрыска топлива выбирается, топливо может подаваться в цилиндр такта впуска с первого цикла после начала проворачивания посредством использования синхронного впрыска на впускных проходах. Синхронный впрыск на впускных проходах в данном документе означает, что период впрыска топлива является синхронным с периодом, в течение которого впускной клапан 40 открывается. Когда период F2 или F3 впрыска топлива выбирается, проворачивание может начинаться сразу после того, как запрос на запуск двигателя выполняется. Альтернативно, может использоваться период F4 впрыска топлива. Период F4 впрыска топлива задается таким образом, что он включает в себя время t0, когда начинается проворачивание.
[0070] Посредством выполнения впрыска топлива посредством второго процесса запуска в то время, когда двигатель остановлен, время испарения топлива также увеличивается по сравнению со случаем, в котором впрыск топлива посредством второго процесса запуска выполняется после начала проворачивания. Время t8, в которое начинается впрыск топлива, может изменяться согласно температуре наружного воздуха не только перед началом проворачивания (в то время, когда двигатель остановлен), но также и в/после начала проворачивания (период t0-t9).
[0071] Далее описывается "зажигание посредством второго процесса запуска". Как показано на фиг. 6, зажигание посредством второго процесса запуска выполняется с использованием системы 48 зажигания в "первом цикле" цилиндра 32#1 такта впуска после начала проворачивания. Пример распределения зажигания в первом цикле представляет собой верхнюю мертвую точку сжатия. Более конкретно, эта верхняя мертвая точка сжатия представляет собой вторую верхнюю мертвую точку сжатия, которая достигается посредством любого из цилиндров 32#1-32#3 после начала проворачивания и также упоминается "2TDC". Распределение зажигания во втором процессе запуска не ограничено 2TDC и может представлять собой любое другое время в пределах заданного периода изменения угла поворота коленчатого вала, включающего в себя 2TDC.
[0072] Впрыск топлива в цикле цилиндра 32#2, который достигает распределения зажигания (3TDC на фиг. 6) после цилиндра такта впуска и в следующих циклах выполняется с использованием, например, вышеуказанного асинхронного впрыска на впускных проходах способом, аналогичным способу в способе, который обычно используется при запуске двигателя. Более конкретно, впрыск топлива в этих циклах последовательно выполняется после того, как F/C-запрос отменяется во время t0 на фиг. 7 (т.е. после того, как впрыск топлива разрешается).
Управление позицией остановки
[0073] Фактическая позиция остановки проворота варьируется вследствие различных факторов. Тем не менее, в рядных трехцилиндровых двигателях, вероятность того, что такая позиция остановки проворота, которая достигает позиций #1-#3 остановки поршня, аналогично примеру по фиг. 4 (эта позиция остановки проворота в данном документе упоминается в качестве "позиции P1 остановки проворота" для удобства) достигается, по существу является высокой вследствие давления сжатия, которое прикладывается непосредственно перед тем, как коленчатый вал 62 останавливается, как описано выше. В позиции P1 остановки проворота, поршень 34 цилиндра 32#3 такта сжатия и поршень 34 цилиндра 32#1 такта впуска останавливаются симметрично относительно верхней мертвой точки (TDC) на фиг. 4. Другими словами, в позиции P1 остановки проворота, позиция #3 остановки поршня цилиндра 32#3 такта сжатия составляет 60º перед верхней мертвой точкой сжатия для угла поворота коленчатого вала, и позиция #1 остановки поршня цилиндра 32#1 такта впуска составляет 60º после верхней мертвой точки выпуска для угла поворота коленчатого вала.
[0074] Желательно надежно достигать позиции P1 остановки проворота, чтобы надежно получать цилиндр такта сжатия и цилиндр такта впуска, которые требуются для того, чтобы выполнять первый и второй процессы запуска. Чтобы выполнять первый и второй процессы запуска, в силу этого предпочтительно, если вероятность того, что коленчатый вал 62 останавливается в или около позиции P1 остановки проворота, является высокой. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, устройство 70 управления дополнительно выполняет "управление позицией остановки", как описано ниже.
[0075] Управление позицией остановки представляет собой управление, при котором "вращающаяся электрическая машина" управляется таким образом, что позиция остановки проворота расположена в пределах "заданного диапазона", требуемого для того, чтобы выполнять первый и второй процессы запуска. Эта вращающаяся электрическая машина сцепляется с коленчатым валом 62. В настоящем варианте осуществления, MG1 используется в качестве примера вращающейся электрической машины. Вращающаяся электрическая машина означает элемент, который функционирует как одно или оба из электромотора и генератора (т.е. как электромотор-генератор).
[0076] Пример "заданного диапазона" представляет собой заданный диапазон R углов поворота коленчатого вала (т.е. позицию P1 остановки проворота и позиции около позиции P1 остановки проворота) относительно позиции P1 остановки проворота в качестве исходной позиции. Кроме того, базовые требования, которые указывают диапазон R углов поворота коленчатого вала, заключаются в том, что цилиндр такта сжатия и цилиндр такта впуска должны получаться в диапазоне углов поворота коленчатого вала, в том, что впускной клапан 40 должен закрываться в позиции остановки поршня цилиндра такта сжатия, и в том, что впускной клапан 40 должен открываться в позиции остановки поршня цилиндра такта впуска.
[0077] Например, управление позицией остановки настоящего варианта осуществления выполняется посредством регулирования отрицательного крутящего момента MG1 в ходе остановки двигателя. Как описано выше со ссылкой на фиг. 5, в настоящем варианте осуществления, отрицательный крутящий момент (тормозной крутящий момент) MG1 прикладывается к коленчатому валу 62 в ходе остановки двигателя, чтобы быстро прекращать вращение коленчатого вала 62. Форма сигнала отрицательного крутящего момента, показанная на фиг. 5, включает в себя отрицательный крутящий момент, который прикладывается посредством управления позицией остановки непосредственно перед тем, как двигатель останавливается. Более конкретно, абсолютная величина отрицательного крутящего момента, который прикладывается посредством управления позицией остановки, и время, в которое начинается приложение этого отрицательного крутящего момента, могут определяться таким образом, что они являются подходящими для остановки поршня 34 каждого цилиндра 32 в позиции P1 остановки проворота, например, посредством экспериментов и т.д., проведенных заранее.
[0078] Кроме того, то, какие цилиндры должны представлять собой цилиндр такта сжатия и цилиндр такта впуска, может существенно варьироваться, если специальный процесс, такой как управление позицией остановки, не выполняется. Поскольку управление позицией остановки настоящего варианта осуществления выполняется для того, чтобы достигать конкретной позиции остановки проворота в качестве целевой позиции, то, какой из цилиндров 32#1-32#3 должен представлять собой цилиндр такта сжатия или цилиндр такта впуска, может определяться заранее. В частности, например, в случае если позиция P1 остановки проворота, показанная на фиг. 4, представляет собой целевую позицию, управление позицией остановки может выполняться таким образом, что цилиндр 32#3 должен представлять собой цилиндр такта сжатия, и цилиндр 32#1 должен представлять собой цилиндр такта впуска.
[0079] Вышеуказанное управление позицией остановки увеличивает вероятность того, что поршень 34 каждого цилиндра 32 останавливается в или около позиции P1 остановки проворота.
[0080] Способ, который увеличивает вероятность того, что коленчатый вал 62, останавливается в позиции P1 остановки проворота посредством использования отрицательного крутящего момента MG1 в ходе остановки двигателя, описывается выше в качестве примера управления позицией остановки. Тем не менее, конкретный пример управления позицией остановки не ограничен конкретным образом этим. Например, способ, в котором коленчатый вал 62 приводится в действие в позицию P1 остановки проворота с использованием MG1 в качестве электромотора в то время, когда двигатель остановлен, может использоваться в качестве управления позицией остановки. Этот способ требует потребления мощности MG1, но может надежно достигать позиции P1 остановки проворота.
Процесс посредством устройства управления
[0081] Далее описывается процесс, который выполняется посредством ECU 72 устройства 70 управления, когда двигатель остановлен, либо при прерывистом запуске двигателя, чтобы уменьшать поступление кислорода в катализатор 54.
Когда двигатель остановлен
[0082] Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется, когда двигатель остановлен согласно первому варианту осуществления. Этот процесс начинается в то время, когда двигатель 30 внутреннего сгорания работает (в то время, когда электрическая мощность вырабатывается с использованием двигателя 30 внутреннего сгорания).
[0083] ECU 72 сначала определяет на этапе S100 то, возникает или нет запрос на остановку двигателя. То, возникает или нет запрос на остановку двигателя, определяется на основе того, удовлетворяется или нет заданное условие остановки двигателя, такое как завершение заряда аккумулятора 16 (SOC ≥ заданный верхний предел). Запрос на остановку двигателя выполняется либо в то время, когда транспортное средство движется, либо в то время, когда транспортное средство временно останавливается. При условии, что результат определения этапа S100 представляет собой "Нет", этап S100 повторяется, и двигатель продолжает работать.
[0084] Когда возникает запрос на остановку двигателя, процедура переходит к этапу S102. На этапе S102, ECU 72 выполняет процесс для остановки двигателя внутреннего сгорания 30. В частности, ECU 72 управляет MG1 с использованием PCU 74 таким образом, что отрицательный крутящий момент MG 1 (см. фиг. 5) прикладывается к коленчатому валу 62. На этапе S102, ECU 72 также управляет системой 46 впрыска топлива таким образом, что топливо отсекается (F/C) в предварительно установленное время начала отсечки топлива.
[0085] Затем, ECU 72 определяет на этапе S104 то, наступает или нет время, в которое управление позицией остановки начинается. Когда наступает время, в которое управление позицией остановки начинается (заданное время, в которое приложение отрицательного крутящего момента начинается), процедура переходит к этапу S106. На этапе S106, ECU 72 начинает управление позицией остановки с использованием отрицательного крутящего момента MG1. Например, управление позицией остановки выполняется до тех пор, пока вращение коленчатого вала 62 не изменяется на противоположное непосредственно перед тем, как вращение коленчатого вала 62 прекращается.
[0086] ECU 72 затем определяет на этапе S108 то, равна или выше либо нет температура T катализатора порогового значения Tth. Например, температура T катализатора получается с использованием датчика 56 температуры катализатора. Тем не менее, например, следующие различные способы оценки могут использоваться для того, чтобы получать температуру T катализатора в то время, когда двигатель остановлен. Температура T катализатора и температура охлаждающей жидкости двигателя коррелируются друг с другом. Соответственно, карта (не показана), которая задает взаимосвязь между температурой T катализатора и температурой охлаждающей жидкости двигателя, может сохраняться заранее, и температура T катализатора, соответствующая температуре охлаждающей жидкости двигателя, определенной посредством датчика 58 температуры охлаждающей жидкости, может получаться из карты. Температура T катализатора может получаться с использованием известного способа оценки на основе предыстории работы двигателя 30 внутреннего сгорания непосредственно перед тем, как двигатель останавливается.
[0087] Когда результат определения этапа S108 представляет собой "Нет" (температура T катализатора < пороговое значение Tth), процедура переходит к этапу S114 (т.е. впрыск топлива для первого процесса запуска не выполняется). Когда результат определения этапа S108 представляет собой "Да" (температура T катализатора ≥ пороговое значение Tth), процедура переходит к этапу S110.
[0088] ECU 72 определяет на этапе S110 то, достигает или нет цилиндр, который должен представлять собой цилиндр такта сжатия в то время, когда двигатель остановлен, последнего такта впуска. Как описано выше, при управлении позицией остановки, используемом в настоящем варианте осуществления, отрицательный крутящий момент прикладывается к коленчатому валу 62 таким образом, что конкретный один из цилиндров должен представлять собой цилиндр такта сжатия. На фиг. 4, пример конкретного цилиндра представляет собой цилиндр 32#3. Хотя способ для определения того, достигает или нет конкретный цилиндр 32#3 последнего такта впуска, не ограничен конкретным образом, пример способа заключается в следующем. В каждое время, в которое цилиндр 32#3 достигает такта впуска (верхней мертвой точки выпуска), ECU 72 определяет то, опущена или нет частота вращения двигателя ниже заданного значения TH1. Заданное значение TH1 определяется заранее и представляет собой такое значение, что когда частота вращения двигателя в вышеуказанное время ниже этого значения, может определяться то, что цилиндр 32#3 не должен иметь возможность превышать верхнюю мертвую точку сжатия сразу после этой верхней мертвой точки выпуска. Когда ECU 72 определяет то, что частота вращения двигателя опущена ниже заданного значения TH1, он определяет то, что цилиндр 32#3 достигает последнего такта впуска.
[0089] Когда результат определения этапа S110 представляет собой "Да", процедура переходит к этапу S112. На этапе S112, ECU 72 управляет системой 46 впрыска топлива таким образом, что впрыск топлива посредством первого процесса запуска выполняется для цилиндра 32#3 такта сжатия. Топливо, впрыскиваемое таким способом, вводится в цилиндр 32#3 и затем помещается в цилиндр 32#3 такта сжатия до следующего прерывистого запуска двигателя.
[0090] Затем, на этапе S114, ECU 72 использует датчик 60 угла поворота коленчатого вала, чтобы определять то, прекращено или нет вращение двигателя. Когда ECU 72 определяет на этапе S114 то, что вращение двигателя прекращено, процедура переходит к этапу S116. На этапе S116, ECU 72 выполняет процесс хранения позиций остановки, чтобы сохранять в запоминающем устройстве 72b позицию остановки проворота, определяемую с использованием датчика 60 угла поворота коленчатого вала.
[0091] В отличие от примера, проиллюстрированного на фиг. 9, управление позицией остановки и процесс хранения позиций остановки также могут выполняться только тогда, когда температура T катализатора равна или выше порогового значения Tth.
При прерывистом запуске двигателя
[0092] Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется при прерывистом запуске двигателя согласно первому варианту осуществления. Этот процесс начинается в то время, когда двигатель 30 внутреннего сгорания останавливается.
[0093] ECU 72 сначала определяет на этапе S200 то, возникает или нет запрос на запуск двигателя (запрос на прерывистый запуск двигателя). То, возникает или нет запрос на запуск двигателя, определяется на основе того, удовлетворяется или нет заданное условие запуска двигателя, к примеру, возникает или нет запрос на то, чтобы заряжать аккумулятор 16 (SOC ≤ заданный нижний предел). При условии, что результат определения этапа S200 представляет собой "Нет", этап S200 повторяется, и двигатель поддерживается в остановленном состоянии.
[0094] Когда возникает запрос на запуск двигателя, процедура переходит к этапу S202. ECU 72 определяет на этапе S202 то, равна или выше либо нет температура T катализатора порогового значения Tth. Например, температура T катализатора в то время, когда запуск двигателя запрашивается, также получается с использованием датчика 56 температуры катализатора. Тем не менее, например, следующий способ оценки может использоваться для того, чтобы получать температуру T катализатора в то время, когда запуск двигателя запрашивается (т.е. температура T катализатора в то время, когда двигатель остановлен).
[0095] Во-первых, аналогично температуре T катализатора в то время, когда двигатель остановлен, температура T катализатора может оцениваться с использованием температуры охлаждающей жидкости двигателя. После того, как двигатель останавливается, температура T катализатора по существу снижается по мере того, как увеличивается период остановки двигателя. Соответственно, карта (не показана), которая задает взаимосвязь между периодом остановки двигателя и величиной снижения температуры T катализатора после того, как двигатель останавливается, сохраняется заранее. Температура T катализатора в то время, когда запуск двигателя запрашивается, может получаться на основе оцененного значения температуры T катализатора в то время, когда двигатель остановлен, как описано на этапе S108, и величины снижения, полученной из этой карты. Например, период остановки двигателя может получаться с использованием таймерной функции ECU 72. То, равна или выше либо нет температура T катализатора порогового значения Tth, может определяться с использованием периода остановки двигателя вместо этапа S202. В частности, ECU 72 может определять то, что температура T катализатора равна или выше порогового значения Tth, когда период остановки двигателя равен или меньше заданного значения.
[0096] Когда результат определения этапа S202 представляет собой "Нет" (температура T катализатора < пороговое значение Tth), процедура переходит к этапу S204. На этапе S204, ECU 72 выполняет режим нормального запуска. Позиция остановки проворота, сохраненная посредством процесса хранения позиций остановки на этапе S116, может использоваться для того, чтобы опускать процесс идентификации цилиндров в начале режима нормального запуска.
[0097] Когда результат определения этапа S202 представляет собой "Да" (температура T катализатора ≥ пороговое значение Tth), процедура переходит к этапу S206. На этапе S206, ECU 72 выполняет режим раннего запуска, который использует первый и второй процессы запуска. Позиция остановки проворота, сохраненная посредством процесса хранения позиций остановки на этапе S116, используется для того, чтобы выполнять зажигание посредством первого процесса запуска и впрыск топлива и зажигание посредством второго процесса запуска.
[0098] Более конкретно, в настоящем варианте осуществления, например, впрыск топлива посредством второго процесса запуска выполняется в то время, когда двигатель остановлен (см. фиг. 7). ECU 72 в силу этого выполняет впрыск топлива перед началом проворачивания. Время, в которое впрыск топлива начинается (время t8), изменяется согласно температуре наружного воздуха, как описано выше. ECU 72 затем выполняет проворачивание с использованием MG1. Когда 1TDC (см. фиг. 6) достигается после начала проворачивания ECU 72 инструктирует зажигание в цилиндре 32#3 такта сжатия, в который уже подано топливо, когда двигатель остановлен. Когда 2TDC (см. фиг. 6) достигается после этого, ECU 72 инструктирует зажигание в цилиндре 32#1 такта впуска. ECU 72 также выполняет асинхронный впрыск на впускных проходах и зажигание в циклах во время запуска двигателя, которые представляют собой цикл, включающий в себя 3TDC (см. фиг. 6), и последующие циклы.
[0099] В случае если процедура переходит к этапу S206, ECU 72 завершает режим раннего запуска, когда позиция остановки проворота, сохраненная посредством процесса хранения позиций остановки, не находится в пределах диапазона R углов поворота коленчатого вала, описанного выше. В этом случае, например, ECU 72 может выполнять режим нормального запуска вместо режима раннего запуска.
Преимущества
[0100] Согласно системе 10 силовой передачи первого варианта осуществления, описанного выше, выполняется режим раннего запуска с использованием первого и второго процессов запуска, когда температура T катализатора равна или выше порогового значения Tth в то время, когда запуск двигателя запрашивается.
[0101] Режим раннего запуска использует позицию остановки проворота, сохраненную посредством процесса хранения позиций остановки. Соответственно, период A (см. фиг. 3) для идентификации цилиндров не требуется при прерывистом запуске двигателя, как показано на фиг. 7. Как результат, поступление кислорода в катализатор 54 вследствие присутствия периода A уменьшается (не допускается). Кроме того, зажигание (зажигание в 1TDC) посредством первого процесса запуска и впрыск топлива и зажигание (зажигание в 2TDC) посредством второго процесса запуска могут выполняться с использованием сохраненной информации относительно позиции остановки проворота.
[0102] Согласно первому процессу запуска, сгорание выполняется с первого цикла цилиндра 32#3 такта сжатия таким образом, что сжигаемый газ может сразу подаваться в катализатор 54. Аналогично, согласно второму процессу запуска, сгорание выполняется с первого цикла цилиндра 32#1 такта впуска таким образом, что сжигаемый газ может подаваться в катализатор 54. Период B (см. фиг. 3) в силу этого также исключается, как показано на фиг. 7. Как результат, поступление кислорода в катализатор 54 вследствие присутствия периода B (т.е. асинхронный впрыск на впускных проходах) уменьшается (не допускается).
[0103] Согласно режиму раннего запуска настоящего варианта осуществления, разрушение катализатора эффективно уменьшается по мере того, как поступление кислорода в катализатор 54 уменьшается, когда двигатель запускается (прерывистый запуск) в состоянии, в котором температура T катализатора является высокой. Предусмотрена технология, в которой температура T катализатора уменьшается посредством выполнения работы при низкой нагрузке после того, как остановка двигателя запрашивается, или уменьшения числа прерывистых остановок двигателя, чтобы уменьшать разрушение катализатора. Тем не менее, когда такая технология используется, двигатель продолжает работать даже в ситуации, в которой двигатель должен быть остановлен. Согласно настоящему варианту осуществления, разрушение катализатора уменьшается при недопущении поддержания работы двигателя в такой ситуации.
[0104] Когда первый и второй процессы запуска выполняются, сгорание выполняется в первом цикле цилиндра такта сжатия и цилиндра такта впуска (т.е. сразу после начала проворачивания, во время которого частота вращения двигателя является низкой, и сгорание имеет тенденцию быть нестабильным). Соответственно, режим нормального запуска, который не использует первый и второй процессы запуска, лучше режима раннего запуска с точки зрения вибрационного шума при запуске двигателя. В настоящем варианте осуществления, режим нормального запуска, который не использует первый и второй процессы запуска, в силу этого выполняется, когда температура T катализатора ниже порогового значения Tth (т.е. когда кислород, протекающий в катализатор, не затрагивает или практически не затрагивает разрушение катализатора). Поскольку различные режимы запуска в силу этого используются согласно температуре T катализатора, как уменьшение разрушения катализатора 54, так и уменьшение вибрационного шума при запуске двигателя могут надлежащим образом достигаться.
[0105] В настоящем варианте осуществления, первый и второй процессы запуска выполняются вместе с управлением позицией остановки. Это увеличивает вероятность того, что коленчатый вал 62 останавливается в позиции остановки проворота, подходящей для выполнения первого и второго процессов запуска, такой как позиция P1 остановки проворота, показанная на фиг. 4. Это надежно создает возможность выполнять режим раннего запуска, в котором удовлетворительно выполняются первый и второй процессы запуска.
[0106] В настоящем варианте осуществления, обеспечивается опережение по времени, в которое впрыск топлива посредством второго процесса запуска начинается, когда температура наружного воздуха является низкой, по сравнению со случаем, когда температура наружного воздуха является высокой. Другими словами, обеспечивается опережение по времени, в которое впрыск топлива посредством второго процесса запуска начинается, по мере того, как температура наружного воздуха понижается. Это предоставляет большое время испарения топлива до того, как впрыскиваемое топливо подвергается сгоранию, когда температура наружного воздуха является низкой. Кроме того, соответствующее время испарения для топлива, впрыскиваемого посредством второго процесса запуска, обеспечивается согласно температуре наружного воздуха. Кроме того, поскольку двигатель 30 внутреннего сгорания представляет собой двигатель исключительно для выработки мощности, коленчатый вал 62 не вращается с вращением колес 18. Соответственно, время этого впрыска топлива может изменяться согласно температуре наружного воздуха даже в то время, когда транспортное средство движется. Время этого впрыска топлива может изменяться согласно температуре наружного воздуха даже в гибридных транспортных средствах, имеющих последовательный гибридный режим, который описывается ниже, в котором двигатель внутреннего сгорания не служит исключительно для выработки мощности.
Модификации
[0107] В первом варианте осуществления, режим раннего запуска использует первый и второй процессы запуска. Альтернативно, режим раннего запуска может использовать только один из первого и второго процессов запуска. Даже посредством выполнения только одного из первого и второго процессов запуска, не допускается выпуск кислорода в такте выпуска первого цикла цилиндра такта сжатия или цилиндра такта впуска. Поступление кислорода в катализатор 54 в силу этого эффективно уменьшается.
[0108] В отличие от первого варианта осуществления, режим раннего запуска может выполняться без выполнения управления позицией остановки. В примере, в котором управление позицией остановки не выполняется, последний такт впуска цилиндра такта сжатия, для которого должен выполняться впрыск топлива посредством первого процесса запуска, когда двигатель остановлен, может указываться посредством использования, например, следующего способа. Каждый раз, когда каждый цилиндр 32 достигает такта впуска в ходе остановки двигателя (верхней мертвой точки выпуска), ECU 72 определяет то, опущена или нет частота вращения двигателя ниже заданного значения TH1 (см. этап S110). Когда результат этого определения представляет собой "Да", ECU 72 определяет то, что цилиндр, достигающий такта впуска на этот раз, представляет собой цилиндр, который в дальнейшем должен представлять собой цилиндр такта сжатия, и он представляет собой последний такт впуска для этого цилиндра. ECU 72 затем выполняет впрыск топлива для этого такта впуска.
Второй вариант осуществления
[0109] Далее описывается второй вариант осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 11.
Общее представление
[0110] Второй вариант осуществления направлен на систему 10 силовой передачи, имеющую конфигурацию, показанную на фиг. 1 и 2. Управление, которое выполняется при запуске двигателя (прерывистом запуске двигателя) во втором варианте осуществления, отличается от первого варианта осуществления в отношении режима раннего запуска, как описано ниже.
[0111] В частности, в первом варианте осуществления, когда температура T катализатора равна или выше порогового значения Tth, режим раннего запуска с использованием первого и второго процессов запуска выполняется независимо от скорости транспортного средства. С другой стороны, в режиме раннего запуска второго варианта осуществления, один или оба из первого и второго процессов запуска используются на основе скорости транспортного средства и оставшегося уровня заряда (SOC) аккумулятора 16, как описано ниже со ссылкой на фиг. 11.
Процесс посредством устройства управления
[0112] Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется при прерывистом запуске двигателя согласно второму варианту осуществления. Этапы S200-S206 на фиг. 11 являются такими, как описано выше в первом варианте осуществления. В настоящем варианте осуществления, процесс, проиллюстрированный на блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 9, используется в качестве примера процесса, связанного с управлением, которое выполняется, когда двигатель остановлен.
[0113] В настоящем варианте осуществления, как показано на фиг. 11, процедура переходит к S300, когда результат определения этапа S202 представляет собой "Да" (температура T катализатора ≥ пороговое значение Tth). ECU 72 определяет на этапе S300 то, равна или выше либо нет скорость V транспортного средства заданного порогового значения Vth. Когда скорость V транспортного средства равна или выше порогового значения Vth, процедура переходит к этапу S206, аналогично первому варианту осуществления. Пороговое значение Vth представляет собой пример "второго порогового значения" согласно изобретению.
[0114] Когда результат определения этапа S300 представляет собой "Нет" (скорость V транспортного средства < пороговое значение Vth), процедура переходит к этапу S302. ECU 72 определяет на этапе S302 то, равен или меньше либо нет оставшийся уровень заряда (SOC) аккумулятора 16 заданного порогового значения SOCth. Например, SOC может получаться (вычисляться) посредством измерения тока, протекающего в/из аккумулятора 16, с использованием датчика 82 тока и интегрирования измеренного тока во времени. Пороговое значение SOCth представляет собой пример "третьего порогового значения" согласно изобретению.
[0115] Когда результат определения этапа S302 представляет собой "Нет" (SOC > пороговое значение SOCth), процедура переходит к этапу S304. На этапе S304, ECU 72 выполняет режим раннего запуска только с использованием второго процесса запуска.
[0116] Когда результат определения этапа S302 представляет собой "Да" (SOC ≤ пороговое значение SOCth), процедура переходит к этапу S206. На этапе S206, ECU 72 выполняет режим раннего запуска с использованием первого и второго процессов запуска.
Преимущества
[0117] Один способ уменьшения вибрационного шума при запуске двигателя, описанном выше в первом варианте осуществления, состоит в том, чтобы минимизировать использование первого и второго процессов запуска. В этом отношении, в режиме раннего запуска настоящего варианта осуществления, первый и второй процессы запуска выполняются, когда скорость V транспортного средства равна или выше порогового значения Vth. Когда скорость V транспортного средства ниже порогового значения Vth, только второй процесс запуска выполняется (первый процесс запуска не используется) при условии, что оставшийся уровень заряда аккумулятора 16 по-прежнему является достаточно высоким (SOC > пороговое значение SOCth). В настоящем варианте осуществления, использование первого и второго процессов запуска разрешается, когда скорость V транспортного средства является высокой, т.е. когда фоновый шум в пассажирском салоне является сильным вследствие шума, вызываемого воздействием дорог, и т.д. Как уменьшение разрушения катализатора 54, так и уменьшение передачи вибрационного шума двигателя пассажиру(ам) в пассажирском салоне надлежащим образом достигаются.
[0118] В режиме раннего запуска настоящего варианта осуществления, даже когда скорость V транспортного средства ниже порогового значения Vth, первый и второй процессы запуска выполняются, когда оставшийся уровень заряда аккумулятора 16 является низким (SOC ≤ пороговое значение SOCth). Когда первый и второй процессы запуска выполняются, крутящий момент двигателя, который формируется посредством сгорания в первом цикле цилиндра такта сжатия, также может использоваться для того, чтобы увеличивать частоту вращения двигателя, в отличие от случая, когда только второй процесс запуска выполняется. Это приводит к снижению потребления мощности, требуемого для того, чтобы приводить в действие MG1 для проворачивания. Другими словами, когда оставшийся уровень заряда аккумулятора 16 является низким, уменьшение потребления мощности приоритезируется выше уменьшения шума передачи вибрации. Уменьшение разрушения катализатора и уменьшение передачи вибрационного шума двигателя в силу этого надлежащим образом достигаются при более подходящем управлении оставшимся уровнем заряда аккумулятора 16.
Модификации
[0119] Режим раннего запуска второго варианта осуществления изменяется согласно скорости V транспортного средства и оставшемуся уровню заряда (SOC) аккумулятора 16. Альтернативно, режим раннего запуска может изменяться без учета оставшегося уровня заряда аккумулятора 16. Более конкретно, первый и второй процессы запуска могут выполняться, когда скорость V транспортного средства равна или выше порогового значения Vth, и только второй процесс запуска может выполняться, когда скорость V транспортного средства ниже порогового значения Vth.
[0120] В другом примере режима раннего запуска, первый процесс запуска может выполняться вместо второго процесса запуска, когда скорость V транспортного средства ниже порогового значения Vth, и оставшийся уровень заряда (SOC) аккумулятора 16 выше порогового значения SOCth. То же применимо, когда скорость V транспортного средства ниже порогового значения Vth в примере, в котором оставшийся уровень заряда аккумулятора 16 не учитывается.
Другие варианты осуществления
[0121] Как описано ниже, система силовой передачи согласно изобретению также может быть выполнена с возможностью использоваться для транспортных средств любого типа приведения в движение, отличных от REEV. Разрушение катализатора более надлежащим образом уменьшается в каждом транспортном средстве, проиллюстрированном ниже, в случае, если двигатель внутреннего сгорания, смонтированный на транспортном средстве, представляет собой двигатель E внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания, который является применимым к системе силовой передачи согласно изобретению, не ограничен рядным трехцилиндровым двигателем внутреннего сгорания, как описано ниже.
Другие примеры конфигураций системы силовой передачи
[0122] Система силовой передачи согласно изобретению может быть сконфигурирована, например, для последовательных гибридных транспортных средств. С точки зрения аппаратной конфигурации, система силовой передачи для последовательных гибридных транспортных средств включает в себя тяговый электромотор транспортного средства (второй электромотор), двигатель исключительно для выработки мощности и электромотор-генератор, аналогично системе силовой передачи для REEV. Последовательные гибридные транспортные средства при использовании в данном документе могут иметь функцию штепсельного соединения для заряда от внешнего источника для внешнего заряда.
[0123] Система силовой передачи согласно изобретению также может быть сконфигурирована, например, для гибридных транспортных средств, двигатель внутреннего сгорания которых не представляет собой двигатель исключительно для выработки мощности, но которые имеют последовательный гибридный режим (т.е. режим, в котором транспортное средство приводится в движение посредством второго электромотора при выработке электрической мощности с использованием двигателя внутреннего сгорания и электромотора-генератора). Система силовой передачи согласно изобретению также является применимой к гибридным транспортным средствам с делением мощности или параллельным гибридным транспортным средствам. Эти типы гибридных транспортных средств также могут иметь функцию штепсельного соединения для заряда от внешнего источника для внешнего заряда.
[0124] Система силовой передачи согласно изобретению также может быть сконфигурирована для традиционных транспортных средств, включающих в себя только двигатель внутреннего сгорания в качестве источника приведения в движение. В традиционных транспортных средствах, стартерный электромотор (не показан) представляет собой пример "первого электромотора" согласно изобретению. В случае если "управление позицией остановки", описанное в первом варианте осуществления, выполняется аналогичным образом в традиционных транспортных средствах, генератор переменного тока (не показан) может использоваться в качестве примера "вращающейся электрической машины" согласно изобретению. В другом примере управления позицией остановки в традиционных транспортных средствах, позиция остановки проворота может регулироваться с использованием стартерного электромотора в то время, когда двигатель остановлен, хотя это регулирование осуществляется в одном направлении. В этом примере, стартерный электромотор представляет собой пример "вращающейся электрической машины" согласно изобретению. Традиционные транспортные средства могут иметь функцию пуска/остановки, а именно, функцию для того, чтобы прерывисто останавливать двигатель внутреннего сгорания. Кроме того, "режим раннего запуска" согласно изобретению может выполняться не только при прерывистом запуске двигателя, но также и при запуске двигателя на основе операции переключения передач водителем транспортного средства.
Варианты применения к двигателям внутреннего сгорания типов, отличных от рядного трехцилиндрового типа
[0125] Число цилиндров двигателя внутреннего сгорания, который является применимым к системе силовой передачи согласно изобретению, не ограничено тремя и может составлять один, два или четыре или больше. Компоновка цилиндров не ограничена рядной компоновкой и, например, может представлять собой V-компоновку, компоновку с горизонтально расположенными оппозитными цилиндрами или W-компоновку.
[0126] Когда "управление позицией остановки" согласно изобретению выполняется в рядном четырехцилиндровом двигателе, вращающаяся электрическая машина может управляться таким образом, что, например, позиция остановки проворота расположена в заданном диапазоне углов поворота коленчатого вала относительно позиции P2 остановки проворота в качестве исходной позиции (заданный диапазон углов поворота коленчатого вала представляет собой другой пример "заданного диапазона" согласно изобретению). Ниже описывается позиция P2 остановки проворота.
[0127] Фиг. 12 иллюстрирует пример позиций #1-#4 остановки поршня четырех цилиндров рядного четырехцилиндрового двигателя вместе с фазами газораспределения впускного и выпускного клапана. Когда цилиндры последовательно нумеруются #1-#4 от одного конца в рядном направлении, порядок зажигания проиллюстрированного рядного четырехцилиндрового двигателя (не показан), например, представляет собой цилиндры #1, #3, #4 и #2. Разность фаз между смежными цилиндрами в порядке зажигания составляет 180º для угла поворота коленчатого вала.
[0128] Пример позиций #1-#4 остановки поршня на фиг. 12 показывает позицию P2 остановки проворота, которая требуется для того, чтобы выполнять первый и второй процессы запуска согласно изобретению в рядном четырехцилиндровом двигателе. В этом примере также, аналогично примеру, показанному на фиг. 4, цилиндр #2 такта сжатия и цилиндр #1 такта впуска останавливаются симметрично относительно верхней мертвой точки (TDC) на фиг. 12. Другими словами, в позиции P2 остановки проворота, позиция #2 остановки поршня цилиндра #2 такта сжатия составляет 90º перед верхней мертвой точкой сжатия для угла поворота коленчатого вала, и позиция #1 остановки поршня цилиндра #1 такта впуска составляет 90º после верхней мертвой точки выпуска для угла поворота коленчатого вала.
[0129] Кроме того, в примере двигателя внутреннего сгорания, имеющего пять или более цилиндров, одно или оба из числа цилиндров такта впуска и числа цилиндров такта сжатия может составлять два или более. В этом примере, первый процесс запуска может выполняться для множества цилиндров такта сжатия. Аналогично, второй процесс запуска может выполняться для множества цилиндров такта впуска. В примере одноцилиндрового двигателя и в примере рядного двухцилиндрового двигателя с разностью фаз в 360º, получается либо цилиндр такта сжатия, либо цилиндр такта впуска, когда двигатель остановлен. Соответственно, первый или второй процесс запуска может выполняться в этих примерах.
Справочный пример
[0130] Далее описывается технология (справочный пример), в которой поступление кислорода в катализатор сразу после запуска двигателя уменьшается с использованием ни первого процесса запуска, ни второго процесса запуска.
[0131] Во-первых, кратко описывается система силовой передачи согласно справочному примеру. Эта система силовой передачи включает в себя двигатель внутреннего сгорания, первый электромотор, датчик позиции остановки и устройство управления, как описано ниже. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя, по меньшей мере, один цилиндр, коленчатый вал, систему впрыска топлива, систему зажигания и катализатор для управления выхлопными газами. Система впрыска топлива включает в себя клапан впрыска топлива, который располагается для каждого, по меньшей мере, из одного цилиндра и впрыскивает топливо во впускной проход. Система зажигания зажигает воздушно-топливную смесь. Катализатор для управления выхлопными газами располагается в выпускном канале. Первый электромотор выполнен с возможностью проворачивать двигатель внутреннего сгорания. Датчик позиции остановки определяет позицию остановки проворота коленчатого вала. Устройство управления управляет двигателем внутреннего сгорания и первым электромотором и выполняет процесс хранения позиций остановки, который представляет собой процесс сохранения позиции остановки проворота, определяемой посредством датчика позиции остановки. Когда температура катализатора для управления выхлопными газами в то время, когда запуск двигателя запрашивается, равна или выше первого порогового значения, устройство управления разрешает, на основе сохраненной позиции остановки проворота, впрыск топлива, по меньшей мере, в один цилиндр синхронно с началом проворачивания в ответ на запрос на запуск двигателя и инструктирует зажигание в цилиндре, в который впрыскивается топливо. Более конкретно, когда впрыск топлива разрешается, как описано выше, впрыск топлива, по меньшей мере, в один цилиндр начинается с использованием асинхронного впрыска на впускных проходах, описанного выше (способа впрыска топлива, в котором впрыск топлива выполняется для каждого, по меньшей мере, из одного цилиндра в течение периода изменения угла поворота коленчатого вала (например, такта выпуска), отличного от периода, в течение которого впускной клапан открывается).
[0132] В дальнейшем описываются пример конкретной конфигурации и управления системой силовой передачи согласно справочному примеру, указываемому так, как описано выше, со ссылкой на фиг. 13-16.
[0133] Фиг. 13 схематично иллюстрирует пример конфигурации системы силовой передачи согласно справочному примеру. Система 100 силовой передачи, показанная на фиг. 13, включает в себя устройство 102 управления, включающее в себя ECU 104. ECU 104 включает в себя процессор 104a и запоминающее устройство 104b. Система 100 силовой передачи отличается от системы 10 силовой передачи, согласно первому варианту осуществления, в отношении процесса, который выполняется посредством устройства 102 управления (более конкретно, ECU 104).
[0134] Аналогично системе силовой передачи, описанной выше в "3. Другие варианты осуществления", система силовой передачи согласно справочному примеру может быть сконфигурирована не только для REEV, но также и для любого другого типа гибридных транспортных средств или для традиционных транспортных средств, включающих в себя только двигатель внутреннего сгорания в качестве источника приведения в движение.
[0135] Далее описывается управление для уменьшения поступления кислорода в катализатор 54 в системе 100 силовой передачи. Фиг. 14 является временной диаграммой операции, которая выполняется при прерывистом запуске двигателя при высокой температуре катализатора в справочном примере. Ниже описываются отличия фиг. 14 от фиг. 7. Аналогично первому варианту осуществления, в этом справочном примере также, процесс хранения позиций остановки выполняется, когда двигатель остановлен, и позиция остановки коленчатого вала 62 определяется и сохраняется.
[0136] Как показано на фиг. 14, при прерывистом запуске двигателя, проворачивание начинается с использованием MG1 во время t11, когда запрос на запуск двигателя выполняется. Процесс идентификации цилиндров не требуется, поскольку используется сохраненное значение позиции остановки коленчатого вала 62. Соответственно, когда температура T катализатора равна или выше порогового значения Tth, F/C-запрос немедленно отменяется во время t11 (т.е. впрыск топлива немедленно разрешается). Топливо в силу этого последовательно впрыскивается в каждый цилиндр 32 посредством асинхронного впрыска на впускных проходах с использованием сохраненного значения позиции остановки.
[0137] Время t12 на фиг. 14 соответствует времени, когда коленчатый вал 62 выполняет два вращения с момента начала проворачивания. Период C от времени t11 до времени t12 соответствует периоду B на фиг. 3. Таким образом, в этом справочном примере, даже когда асинхронный впрыск на впускных проходах для каждого цилиндра 32 начинается сразу после начала проворачивания, кислород выпускается из каждого цилиндра 32 в то время, когда коленчатый вал 62 выполняет два вращения. Тем не менее, как видно из сравнения со сравнительным примером, показанным на фиг. 3, выпуск кислорода вследствие присутствия периода A, требуемого для процесса идентификации цилиндров, не допускается.
[0138] Как описано выше, согласно справочному примеру также, поступление кислорода в катализатор 54 уменьшается, когда температура T катализатора равна или выше порогового значения Tth. Разрушение катализатора в силу этого уменьшается.
[0139] Фиг. 15 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется, когда двигатель остановлен согласно справочному примеру. Этапы S100, S102, S114 и S116 на фиг. 15 являются такими, как описано выше в первом варианте осуществления, и ниже описывается процедура процесса. Как показано на фиг. 14, когда возникает запрос на остановку двигателя, приложение крутящего момента MG1 и отсечка топлива последовательно выполняются на этапе S102. Когда ECU 104 затем определяет на этапе S114 то, что вращение двигателя прекращено, он выполняет процесс хранения позиций остановки, чтобы сохранять позицию остановки коленчатого вала 62. Процесс хранения позиций остановки может выполняться только тогда, когда температура T катализатора равна или выше порогового значения Tth.
[0140] Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа процесса, связанного с управлением, которое выполняется при прерывистом запуске двигателя согласно справочному примеру. Этапы S200 и S202 на фиг. 16 являются такими, как описано выше в первом варианте осуществления.
[0141] В справочном примере, как показано на фиг. 16, когда результат определения этапа S202 представляет собой "Да" (температура T катализатора ≥ пороговое значение Tth), процедура переходит к этапу S400. На этапе S400, ECU 104 начинает проворачивание коленчатого вала с использованием MG1. ECU 104 также начинает асинхронный впрыск на впускных проходах и зажигание каждого цилиндра 32 синхронно с началом проворачивания, на основе информации относительно позиции остановки коленчатого вала 62, сохраненной, когда двигатель остановлен.
[0142] Когда результат определения этапа S202 представляет собой "Нет" (температура T катализатора < пороговое значение Tth), процедура переходит к этапу S402. На этапе S402, ECU 104 начинает проворачивание коленчатого вала с использованием MG1 и выполняет процесс идентификации цилиндров. ECU 104 начинает асинхронный впрыск на впускных проходах и зажигание каждого цилиндра 32 после завершения процесса идентификации цилиндров.
[0143] Примеры, описанные в каждом варианте осуществления, модификациях и справочном примере, могут комбинироваться надлежащим образом в дополнение к проиллюстрированным комбинациям. Различные модификации могут вноситься без отступления от сущности и объема изобретения.