ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ПОДОГРЕВА КАТАЛИТИЧЕСКОГО НЕЙТРАЛИЗАТОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE AND METHOD OF HEATING CATALYTIC NEUTRALISER OF VEHICLE

Область техники
Настоящее изобретение относится к транспортному средству и способу подогрева каталитического нейтрализатора транспортного средства.
Уровень техники
В публикации японской патентной заявки № 2011–231710 (JP 2011–231710 A) раскрыто транспортное средство с гибридным приводом, включающее в себя двигатель внутреннего сгорания и электрический двигатель в качестве источника мощности, с устройством каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом, предусмотренным в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания. Устройство каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом выполнено с возможностью быть способным подогревать каталитический нейтрализатор, несомый на материале основы, материал основы удерживается внутри выпускного канала, чтобы вырабатывать тепло, будучи под током. Когда предусмотрено устройство каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом, устройство каталитического нейтрализатора может разогреваться перед тем, как запускается двигатель внутреннего сгорания.
Согласно JP 2011–231710 A, когда материал основы, сделанный из пористого тела, нагревается в состоянии, когда вода содержится в материале основы, может происходить вздутие внутри материала основы, так что может вырабатываться пар. Выработанный пар может быстро повышать давление внутри материала основы и вызывать повреждение материала основы. Соответственно, когда вода содержится в материале основы, управление на низкой электрической мощности выполняется во время нагрева материала основы, с тем чтобы подавать электрическую мощность, которая ниже, чем обычная, на материал основы. Считается, что управление на низкой электрической мощности должно добиваться медленного и постепенного испарения воды, содержащейся в материале основы, и, тем самым, предотвращать повреждение материала основы вследствие вздутия.
Сущность изобретения
Когда материал основы нагревается в состоянии, где вода присутствует на поверхности или внутри материала основы, то есть, в состоянии, где вода присутствует внутри устройства каталитического нейтрализатора, есть возможность повреждения материала основы, приписываемого формированию перепада температур внутри материала основы, в дополнение к повреждению материала основы, приписываемому вздутию.
Настоящее изобретение предусматривает транспортное средство и способ управления для транспортного средства, который сдерживает повреждение материала основы, которое возникает, когда материал основы нагревается в состоянии, где вода присутствует внутри устройства каталитического нейтрализатора.
Первый аспект настоящего изобретения относится к транспортному средству. Транспортное средство включает в себя двигатель внутреннего сгорания, каталитический нейтрализатор с электрическим подогревом, предусмотренный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, и электронный блок управления. Устройство каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом включает в себя материал проводящей основы, который вырабатывает тепло, будучи под током, и каталитический нейтрализатор, подогреваемый через материал проводящей основы. Электронный блок управления выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, которое подается на материал проводящей основы. Электронный блок управления выполнен с возможностью определять, находится или нет материал проводящей основы в стагнационном периоде, где температура материала проводящей основы отчасти находится в стагнации в предписанной температурной зоне, стагнационный период возникает, когда вода присутствует внутри устройства каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом, в процессе повышения температуры материала проводящей основы. При определении, что материал проводящей основы находится в стагнационном периоде, электронный блок управления выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, чтобы было более низким, чем при определении, что материал проводящей основы не находится в стагнационном периоде.
В транспортном средстве, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью рассчитывать внутреннее влагосодержание, которое является влагосодержанием, присутствующим внутри устройства каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью определять, что материал проводящей основы находится в стагнационном периоде, когда внутреннее влагосодержание больше нуля либо равно или больше предписанного влагосодержания, и температура материала проводящей основы равна или больше предписанной температуры, что допускает определение, что вода, присутствующая внутри устройства каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом, испаряется.
В транспортном средстве, при определении, что материал проводящей основы находится в стагнационном периоде, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, чтобы было более низким, чем при определении, что материал проводящей основы не находится в стагнационном периоде, на основании внутреннего влагосодержания. Когда внутреннее влагосодержание велико, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, чтобы было ниже, чем когда внутреннее влагосодержание мало.
В транспортном средстве, при определении, что материал проводящей основы находится в стагнационном периоде, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, в течение предписанного времени, чтобы имело значение предписанной электрической мощности, которая ниже, чем предписанное нормальное электропитание, которое подается на материал проводящей основы при определении, что материал проводящей основы не находится в стагнационном периоде. Когда внутреннее влагосодержание велико, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью устанавливать предписанное время более длительным, чем когда внутреннее влагосодержание мало.
В транспортном средстве, предписанное влагосодержание может быть влагосодержанием, когда перепад температур, сформированный между областью, где присутствует вода, и областью, где вода отсутствует, в материале проводящей основы в процессе повышения температуры материала проводящей основы, когда электронный блок управления управляет электропитанием материала основы, чтобы имело значение предписанного нормального электропитания, становится равным или большим, чем предписанный перепад температур, предписанное нормальное электропитание подается на материал проводящей основы, когда электронный блок управления определяет, что материал проводящей основы не находится в стагнационном периоде.
В транспортном средстве, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью определять, что материал проводящей основы находится в стагнационном периоде, независимо от того, присутствует или нет вода внутри устройства каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом, когда температура материала проводящей основы становится равной или большей, чем предписанная температура, что допускает определение, что вода, присутствующая внутри устройства каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом, испаряется. При определении, что материал проводящей основы находится в стагнационном периоде, электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, в течение предписанного времени, чтобы имело значение предписанной электрической мощности, которая ниже, чем предписанное нормальное электропитание, которое подается на материал проводящей основы при определении, что материал проводящей основы не находится в стагнационном периоде.
Транспортное средство дополнительно может включать в себя ходовой электродвигатель в качестве источника привода транспортного средства. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, подавая питание на материал проводящей основы во время передвижения транспортного средства от мощности привода ходового электродвигателя, перед запуском двигателя внутреннего сгорания.
Второй аспект настоящего изобретения относится к способу подогрева каталитического нейтрализатора транспортного средства. Транспортное средство включает в себя двигатель внутреннего сгорания, каталитический нейтрализатор с электрическим подогревом, предусмотренный в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания, и электронный блок управления. Устройство каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом включает в себя материал проводящей основы, который вырабатывает тепло, будучи под током, и каталитический нейтрализатор, подогреваемый через материал проводящей основы. Способ управления включает в себя: управление, посредством электронного блока управления, электропитанием материала основы, которое подается на материал проводящей основы; определение, посредством электронного блока управления, находится или нет материал проводящей основы в стагнационном периоде, где температура материала проводящей основы отчасти находится в стагнации в предписанной температурной зоне, стагнационный период возникает, когда вода присутствует внутри устройства каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом, в процессе повышения температуры материала проводящей основы; и управление, посредством электронного блока управления, когда электронный блок управления определяет, что материал проводящей основы находится в стагнационном периоде, электропитанием материала основы, чтобы было ниже, чем при определении, что материал проводящей основы не находится в стагнационном периоде.
Приведенная выше конфигурация может сдерживать повреждение материала основы, вызываемое, когда материал основы нагревается в состоянии, где вода присутствует внутри устройства каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом.
Краткое описание чертежей
Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера обозначают идентичные элементы, и на которых:
фиг. 1 – принципиальная структурная схема транспортного средства и электронного блока управления, который управляет транспортным средством, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 – пояснительный вид подробной конфигурации двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3A – пояснительный вид ситуации, в которой подача питания материала проводящей основы начинается для прогрева устройства каталитического нейтрализатора в состоянии, где вода присутствует на поверхности и внутри материала проводящей основы;
фиг. 3B – пояснительный вид ситуации, в которой подача питания материала проводящей основы начинается для прогрева устройства каталитического нейтрализатора в состоянии, где вода присутствует на поверхности и внутри материала проводящей основы;
фиг. 3C – пояснительный вид ситуации, в которой подача питания материала проводящей основы начата для прогрева устройства каталитического нейтрализатора в состоянии, где вода присутствует на поверхности и внутри материала проводящей основы;
фиг. 4 – блок–схема последовательности операций способа, иллюстрирующая управление подачей питания материала проводящей основы в первом варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 – таблица для расчета электропитания Ws в стагнационный период, используемого в качестве целевого значения электрической мощности, подаваемой на материал проводящей основы во время стагнационного периода, на основании внутреннего влагосодержания Qcw;
фиг. 6 – блок–схема последовательности операций способа, иллюстрирующая управление расчетом внутреннего влагосодержания Qcw устройства каталитического нейтрализатора;
фиг. 7 – временная диаграмма, иллюстрирующая действие управления подачей питания материала проводящей основы в первом варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 – блок–схема последовательности операций способа, иллюстрирующая управление подачей питания материала проводящей основы во втором варианте осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 9 – таблица для расчета времени ts настойки низкой электрической мощности на основании внутреннего влагосодержания Qcw.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
В дальнейшем, варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны со ссылкой на чертежи. В нижеследующем описании, одинаковые составляющие элементы обозначены идентичными номерами ссылок.
Первый вариант осуществления
Фиг. 1 является принципиальной структурной схемой транспортного средства 110 и электронного блока 200 управления, который управляет транспортным средством 110, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
В данном варианте осуществления, транспортное средство 110 является транспортным средством с гибридным приводом, включающим в себя двигатель 100 внутреннего сгорания, устройство 40 распределения мощности, первую роторную электрическую машину 50, вторую роторную электрическую машину 60, аккумуляторную батарею 70, повышающий преобразователь 81, первый инвертер 82 и второй инвертер 83. Транспортное средство выполнено так, чтобы движущая сила с одного или обоих из двух источников мощности, двигателя 100 внутреннего сгорания и второй роторной электрической машины 60, могла передаваться на вал 112 привода колес через передачу 111 последней понижающей ступени.
Двигатель 100 внутреннего сгорания включает в себя корпус 1 двигателя, впускное устройство 20 и выпускное устройство 30, чтобы вырабатывать движущую силу для вращения выходного вала 113, который соединен с коленчатым валом (не показан) корпуса 1 двигателя. В дальнейшем, подробная конфигурация двигателя 100 внутреннего сгорания будет описана также со ссылкой на фиг. 2.
Как показано на фиг. 2, корпус 1 двигателя включает в себя блок 2 цилиндров и головку 3 блока цилиндров, прикрепленную к верхней поверхности блока 2 цилиндров.
В блоке 2 цилиндров предусмотрено множество цилиндров 4. Каждый из цилиндров 4 вмещает поршень 5, который совершает возвратно–поступательное движение внутри соответствующего цилиндра 4 при приме давления сгорания. Поршень 5 соединен с коленчатым валом через шатун (не показан), и коленчатый вал преобразует возвратно–поступательные движения поршня 5 во вращательные движения. Пространство, определенное внутренней поверхностью стенки головки 3 блока цилиндров, внутренними поверхностями стенки цилиндров 4 и поверхностями днища поршней 5, служит в качестве камеры 6 сгорания.
Головка 3 блока цилиндров снабжена впускными окнами 7 и выпускными окнами 8. Впускные окна 7 открываются на одну боковую поверхность головки 3 блока цилиндров и в камеру 6 сгорания. Выпускные окна 8 открываются на другую боковую поверхность головки 3 блока цилиндров и в камеру 6 сгорания.
Головка 3 блока цилиндров оборудована впускными клапанами 9 для открывания и закрывания проемов между камерой 6 сгорания и впускными окнами 7, выпускными клапанами 10 для открывания и закрывания проемов между камерой 6 сгорания и выпускными окнами 8, распределительными валами 11 впускных клапанов, которые побуждают открываться и закрываться впускные клапаны 9, и распределительными валами 12 выпускных клапанов, которые побуждают открываться и закрываться выпускные клапаны 10. Каждый из распределительных валов 11 впускных клапанов имеет один конец, оснащенный системой регулируемого газораспределения для впускных клапанов (не показана), которая может устанавливать момент времени открывания и закрывания впускных клапанов 9 на произвольный момент времени.
Головка 3 блока цилиндров дополнительно оборудована топливными нагнетательными клапанами 13 для впрыска топлива в камеру 6 сгорания, и свечи 14 зажигания для воспламенения топливо–воздушной смеси, приготовленной из топлива и воздуха, которые впрыскиваются из топливных нагнетательных клапанов 13. Топливные нагнетательные клапаны 13 могут быть установлены, с тем чтобы впрыскивать топливо во впускные окна 7.
Впускное устройство 20, которое является устройством для направления воздуха в цилиндры 4 через впускные окна 7, включает в себя воздушный фильтр 21, впускной трубопровод 22, впускной коллектор 23, расходомер 211 воздуха и дроссельную заслонку 24 с электронным управлением.
Воздушный фильтр 21 удаляет инородные вещества, такие как песок, включенные в воздух.
Впускной трубопровод 22 имеет один конец, соединенный с воздушным фильтром 21, и другой конец, соединенный с резервуаром 23a для гашения пульсаций потока впускного коллектора 23. Впускной трубопровод 22 направляет воздух (всасываемый воздух), который втекает во впускной трубопровод 22 через воздушный фильтр, в резервуар 23a для гашения пульсаций потока впускного коллектора 23.
Впускной коллектор 23 включает в себя резервуар 23a для гашения пульсаций потока и множество патрубков 23b всасываемого воздуха, которые ответвляются от резервуара 23a для гашения пульсаций потока, патрубки 23b всасываемого воздуха соответственно соединяются с проемами впускных окон 7, сформированных на боковой поверхности головки блока цилиндров. Воздух, направляемый через резервуар 23a для гашения пульсаций потока, равномерно распределяется по соответственным цилиндрам 4 через патрубки 23b всасываемого воздуха. Таким образом, впускной трубопровод 22, впускной коллектор 23 и впускные окна 7 формируют впускные каналы для направления воздуха в цилиндры 4.
Расходомер 211 воздуха предусмотрен внутри впускного трубопровода 22. Расходомер 211 воздуха выявляет расход воздуха (в дальнейшем упоминаемый как «количество всасываемого воздуха»), втекающего через впускной трубопровод 22.
Дроссельная заслонка 24 предусмотрена во впускном трубопроводе 22 на стороне ниже по потоку от расходомера 211 воздуха. Дроссельная заслонка 24 приводится в движение приводом 25 дросселя, чтобы непрерывно или ступенчато изменять площадь проходного сечения впускного трубопровода 22. Количество всасываемого воздуха в каждом из цилиндров 4 регулируется, когда привод 25 дросселя регулирует степень открывания (в дальнейшем упоминаемую как «открывание дросселя») дроссельной заслонки 24. Открывание дросселя выявляется датчиком 212 дроссельной заслонки.
Выпускное устройство 30 является устройством для очистки отработавших газов (в дальнейшем упоминаемых как «выхлопные газы»), вырабатываемых в камере 6 сгорания, и выброса выхлопных газов наружу из транспортного средства. Выпускное устройство 30 включает в себя выпускной коллектор 31, выхлопную трубу 32, датчик 213 температуры выхлопных газов и устройство 33 каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом.
Выпускной коллектор 31 включает в себя множество выпускных патрубков 31a, соединенных с проемами соответственных выпускных окон 8, которые сформированы на боковой поверхности головки блока цилиндров, и коллекторную трубу 31b, сформированную собиранием воедино выпускных патрубков 31a.
Выхлопная труба 32 имеет один конец, соединенный с коллекторной трубой 31b выпускного коллектора 31, и другой конец, открытый наружу транспортного средства. Отработавшие газы, выбрасываемые из каждого из цилиндров 4 в выпускной коллектор через выпускные окна 8, текут через выхлопную трубу 32 и выбрасываются наружу транспортного средства.
Датчик 213 температуры отработавших газов, который предусмотрен на участке выхлопной трубы на стороне выше по потоку от устройства 33 каталитического нейтрализатора, выявляет температуру отработавших газов, втекающих в устройство 33 каталитического нейтрализатора.
Устройство 33 каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом включает в себя наружный кожух, прикрепленный к выхлопной трубе 32, материал 35 проводящей основы, удерживающий мат 36 и пару электродов 37.
Наружный кожух 34, который является компонентом для корпуса материала 35 проводящей основы, типично является кожухом, сделанным из металла, такого как нержавеющая сталь, или не металла, такого как керамика.
2
Материал 35 проводящей основы сформирован из материала, который вырабатывает тепло, будучи под током, такого как карбид кремния (SiC) или дисилицид молибдена (MoSi). Материал 35 проводящей основы в настоящем варианте осуществления является тем, что называется сотовым несущим элементом, включающим в себя множество каналов 35a циркуляции отработавших газов (смотрите фиг. 3A), сформированных вдоль направления потока отработавших газов. Каталитический нейтрализатор содержится в поверхности каналов 35a циркуляции отработавших газов. Хотя материал 35 проводящей основы несет трехкомпонентный каталитический нейтрализатор в настоящем варианте осуществления, тип каталитического нейтрализатора, несомого на материале 35 проводящей основы, особо не ограничен. Любой каталитический нейтрализатор, который необходимо для получения желательных рабочих характеристик снижения токсичности отработавших газов, может быть выбран надлежащим образом из различных каталитических нейтрализаторов и поддерживаться на материале 35 проводящей основы.
2
3
Удерживающий мат 36 является компонентом, предусмотренным между наружным кожухом 34 и материалом 35 проводящей основы, с тем чтобы заполнять зазор между наружным кожухом 34 и материалом 35 проводящей основы, для того чтобы удерживать материал 35 проводящей основы в предписанном положении в наружном кожухе 34. Удерживающий мат 36, например, сформирован из электроизоляционного материала, такого как окись алюминия (AlO).
Пара электродов 37, которые являются компонентами для прикладывания напряжения к материалу 35 проводящей основы, электрически присоединены к материалу 35 проводящей основы, каждый из которых присоединен к материалу 35 проводящей основы состоянии, электрически изолированном от наружного кожуха 34, и также присоединены к аккумуляторной батарее 70 через схему 38 регулирования напряжения для регулирования напряжения, приложенного к материалу 35 проводящей основы, как показано на фиг. 1. Когда напряжение приложено к материалу 35 проводящей основы через электроды 37 для подачи электрической мощности в материал 35 проводящей основы, ток втекает в материал 35 проводящей основы, что вызывает выработку тепла в материале 35 проводящей основы. Как результат, каталитический нейтрализатор, несомый на материале 35 проводящей основы, нагревается. Напряжение, приложенное к материалу 35 проводящей основы электродами 37, может регулироваться, когда электронный блок 200 управления управляет схемой 38 регулирования напряжения. Например, напряжение аккумуляторной батареи 70 может прикладываться без какого бы то ни было регулирования, или может прикладываться напряжение аккумуляторной батареи 70, регулируемое произвольным напряжением. Таким образом, в настоящем варианте осуществления, поскольку электронный блок 200 управления управляет схемой 38 регулирования напряжения, электрическая мощность, подаваемая на материал 35 проводящей основы (в дальнейшем упоминаемая как «электропитание материала основы») может настраиваться на произвольную электрическую мощность.
Выпускные окна 8, выпускной коллектор 31, выхлопная труба 32 и наружный кожух 34 формируют выпускной канал, который несет отработавшие газы, выбрасываемые из каждого из цилиндров 4.
Хотя безнаддувный бензиновый двигатель проиллюстрирован в качестве примера двигателя внутреннего сгорания в настоящем варианте осуществления, двигатель 100 внутреннего сгорания не ограничен раскрытой конфигурацией. Двигатель 100 внутреннего сгорания может отличаться от сконфигурированного выше безнаддувного бензинового двигателя такими аспектами, как сгорание, расположение цилиндров, впрыск топлива, конфигурация системы впуска и выпуска, конфигурация клапанного механизма, наличие нагнетателя и наддув.
Вновь со ссылкой на фиг. 1, устройство 40 распределения мощности является планетарной передачей для распределения движущей силы двигателя 100 внутреннего сгорания по двум системам, движущей силы для вращения вала 112 привода колес и движущей силы для рекуперативного приведения в движение первой роторной электрической машины 50. Устройство 40 распределения мощности включает в себя солнечную шестерню 41, коронную шестерню 42, ведущие шестерни 43 и водило 44 планетарной передачи.
Солнечная шестерня 41 является внешней шестерней, расположенной в центре устройства 40 распределения мощности. Солнечная шестерня 41 соединена с вращающимся валом 53 первой роторной электрической машины 50.
Коронная шестерня 42 является внутренней шестерней, расположенной вокруг солнечной шестерни 41, с тем чтобы находиться концентрически относительно солнечной шестерни 41. Коронная шестерня 42 соединена с вращающимся валом 63 второй роторной электрической машины 60. Коронная шестерня 42 имеет закрепленную приводную шестерню 114 для передачи вращения коронной шестерни 42 на вал 112 привода коле через передачу 111 последней понижающей ступени.
Ведущие шестерни 43 являются внешними шестернями, расположенными между солнечной шестерней 41 и коронной шестерней 42, с тем чтобы зацепляться с солнечной шестерней 41 и коронной шестерней 42.
Водило 44 планетарной передачи соединено с выходным валом 113 двигателя 100 внутреннего сгорания и вращается вокруг выходного вала 113. Водило 44 планетарной передачи также соединено с каждой из ведущих шестерен 43, так что, когда водило 44 планетарной передачи вращается, каждая из ведущих шестерен 43 может вращаться отдельно (на своей собственной оси), тем временем, вращаясь (оборачиваясь) вокруг солнечной шестерни 41.
Первая роторная электрическая машина 50, например, является трехфазным синхронным электродвигатель–генератором переменного тока, включающим в себя ротор 51 и статор 52. Ротор 51 прикреплен к окружности вращающегося вала 53, который соединен с солнечной шестерней 41, ротор 51 имеет множество постоянных магнитов, встроенных во внешнюю периферию. На статор 52 намотана обмотка возбуждения, которая вырабатывает вращающееся магнитное поле. Первая роторная электрическая машина 50 заключает в себе функцию электрического двигателя, который выполняет силовой привод при приеме электропитания с аккумуляторной батареи 70, и функцию электрогенератора, рекуперативно возбуждаемого при приеме движущей силы двигателя 100 внутреннего сгорания.
В настоящем варианте осуществления, первая роторная электрическая машина 50 главным образом используется в качестве электрогенератора. Когда выходной вал 113 вращается для выполнения проворачивания коленчатого вала двигателя во время запуска двигателя 100 внутреннего сгорания, первая роторная электрическая машина 50 используется в качестве электрического двигателя и играет роль стартера.
Вторая роторная электрическая машина 60, например, является трехфазным синхронным электродвигателем–генератором переменного тока, включающим в себя ротор 61 и статор 62. Ротор 61 прикреплен к окружности вращающегося вала 53, который соединен с коронной шестерней 42, ротор 61 имеет множество постоянных магнитов, встроенных во внешнюю периферию. На статор 62 намотана обмотка возбуждения, которая вырабатывает вращающееся магнитное поле. Вторая роторная электрическая машина 60 заключает в себе функцию электрического двигателя, который выполняет силовой привод при приеме электропитания с аккумуляторной батареи 70, и функцию электрогенератора, рекуперативно возбуждаемого при приеме движущей силы с вала 112 привода колес во время замедления транспортного средства 110, или тому подобного.
Аккумуляторная батарея 70 является заряжаемой и разряжаемой вторичной аккумуляторной батареей, например, такой как никель–кадмиевый аккумулятор, никель–водородный аккумулятор или литий–ионная аккумуляторная батарея. В настоящем варианте осуществления, литий–ионная вторичная аккумуляторная батарея, имеющая номинальное напряжение 200 [В], используется в качестве аккумуляторной батареи 70. Аккумуляторная батарея 70 электрически присоединена к первой роторной электрической машине 50 и второй роторной электрической машине 60 через повышающий преобразователь 81, или тому подобное, так чтобы зарядная электрическая мощность аккумуляторной батареи 70 могла подаваться на первую роторную электрическую машину 50 и вторую роторную электрическую машину 60 для силового привода, и чтобы аккумуляторная батарея 70 могла заряжаться электрической мощностью, вырабатываемой первой роторной электрической машиной 50 и второй роторной электрической машиной 60. Аккумуляторная батарея 70 также электрически присоединена к материалу 35 проводящей основы через схему 88 регулирования напряжения и электроды 37, так что зарядная электрическая мощность аккумуляторной батареи 70 может подаваться на материал 35 проводящей основы для нагревания материала 35 проводящей основы.
Аккумуляторная батарея 70 дополнительно выполнена с возможностью быть электрически соединяемой с внешним источником питания через схему 71 управления зарядкой и зарядную крышку 72, так что аккумуляторная батарея 70 может заряжаться от внешнего источника питания, такого как домашняя бытовая розетка. Схема 71 управления зарядкой является электрической схемой, которая может преобразовывать переменный ток, подаваемый из внешнего источника питания, в постоянный ток, повышать входное напряжение до напряжения аккумуляторной батареи и заряжать аккумуляторную батарею 70 электрической мощностью внешнего источника питания на основании сигнала управления из электронного блока 200 управления. Аккумуляторная батарея 70 не обязательно должна быть выполнена с возможностью быть заряжаемой от внешнего источника питания.
Повышающий преобразователь 81 включает в себя электрическую схему, которая может повышать межклеммное напряжение клеммы первичной стороны и выдавать повышенное напряжение с клеммы вторичной стороны на основании сигнала управления из электронного блока 200 управления, и которая может наоборот понижать межклеммное напряжение клеммы вторичной стороны и выдавать пониженное напряжение с клеммы первичной стороны на основании сигнала управления из электронного блока 200 управления. Клемма первичной стороны повышающего преобразователя 81 присоединена к выходной клемме аккумуляторной батареи 70, тем временем, клемма вторичной стороны присоединена к клеммам стороны постоянного тока первого инвертера 82 и второго инвертера 83.
Каждый из первого инвертера 82 и второго инвертера 83 включает в себя электрическую схему, которая может преобразовывать постоянный ток, введенный с клеммы стороны постоянного, в переменный ток (трехфазный переменный ток в настоящем варианте осуществления) и выдавать преобразованный ток с клеммы стороны переменного тока на основании сигнала управления из электронного блока 200 управления, и который, наоборот, может преобразовывать переменный ток, введенный с клеммы стороны переменного тока, в постоянный ток и выдавать преобразованный ток с клеммы стороны постоянного тока на основании сигнала управления из электронного блока 200 управления. Клемма стороны постоянного тока первого инвертера 82 присоединена к клемме стороны вторичного питания повышающего преобразователя 81, а клемма стороны переменного тока первого инвертера 82 присоединена к входным/выходным клеммам первой роторной электрической машины 50. Клемма стороны постоянного тока второго инвертера 83 присоединена к клемме стороны вторичного питания повышающего преобразователя 81, а клемма стороны переменного тока второго инвертера 83 присоединена к входным/выходным клеммам второй роторной электрической машины 60.
Электронный блок 200 управления скомпонован из цифрового компьютера, включающего в себя постоянное запоминающее устройство 202 (ПЗУ/ROM), оперативное запоминающее устройство 203 (ОЗУ/RAM), микропроцессор 204 (ЦПУ/CPU), порт 205 ввода и порт 206 вывода, которые присоединены друг к другу через двунаправленную шину 201.
Выходные сигналы расходомера 211 воздуха, и тому подобного, а также выходные сигналы датчика 214 скорости транспортного средства для выявления скорости транспортного средства, датчика 216 SOC для выявления состояния заряда аккумуляторной батареи, датчика 217 температуры наружного воздуха, и тому подобное, вводятся в порт 205 ввода через соответствующие аналого–цифровые (А/Ц, AD) преобразователи 207. Выходное напряжение датчика 221 нагрузки, который формирует выходное напряжение, пропорциональное величине нажатия (в дальнейшем – «величина нажатия акселератора») педали 220 акселератора, также вводится в порт 205 ввода через соответствующий аналого–цифровой преобразователь 207. В качестве сигнала для расчета числа оборотов двигателя, выходной сигнала датчика 222 угла поворота коленчатого вала также вводится в порт 205 ввода, датчик 222 угла поворота коленчатого вала выполнен с возможностью формировать выходной импульс, например, всякий раз, когда коленчатый вал корпуса 1 двигателя поворачивается на 15 градусов. Таким образом, выходные сигналы различных датчиков, требуемые для управления транспортным средством 110, вводятся в порт 205 ввода.
Порт 206 вывода электрически присоединен к элементам системы управления, таким как топливные нагнетательный клапаны 13, через соответствующие схемы 208 возбуждения.
На основании выходных сигналов различных датчиков, введенных в порт 205 ввода, электронный блок 200 управления выдает сигналы управления для управления элементами системы управления из порта 206 вывода, с тем чтобы управлять транспортным средством 110. В дальнейшем, будет описано управление транспортным средством 110, выполняемое электронным блоком 200 управления.
Электронный блок 200 управления устанавливает режим движения транспортного средства 100 на основании состояния заряда аккумуляторной батареи. Более точно, когда состояние заряда аккумуляторной батареи больше предписанного состояния заряда переключения режима (например, 25% полного состояния заряда), электронный блок 200 управления устанавливает режим движения транспортного средства 110 в режим электрического транспортного средства (EV). Режим EV также может упоминаться как режим истощения заряда (CD).
Когда режим движения транспортного средства 110 установлен в режим EV, электронный блок 200 управления по существу выполняет силовой привод второй роторной электрической машины 60 от зарядной электрической мощности аккумуляторной батареи 70 в состоянии, где двигатель 100 внутреннего сгорания остановлен, и вращает вал 112 привода колес только от движущей силы второй роторной электрической машины 60. Когда установлены предписанные условия эксплуатации двигателя, электронный блок 200 управления в исключительных случаях управляет двигателем 100 внутреннего сгорания, чтобы вращать вал 112 привода колес от движущей силы как двигателя 100 внутреннего сгорания, так и второй роторной электрической машины 60.
Условия эксплуатации двигателя в режиме EV устанавливаются с ракурса обеспечения безопасности характеристик движения транспортного средства 110 или защиты компонентов. Примеры условий эксплуатации двигателя включают в себя то, что скорость транспортного средства становится предписанной скоростью транспортного средства (например, 100 км/ч) или больше, величина нажатия акселератора возрастает до уровня, на котором требуемая отдаваемая мощность Pt транспортного средства, установленная на основании величины нажатия акселератора (нагрузки транспортного средства) и на основании скорости транспортного средства, становится предписанной отдаваемой мощностью или больше (типично, производится запрос резкого ускорения), и что температура аккумуляторной батареи становится предписанной температурой (например, —0 °) или меньше.
Таким образом, режим EV является режимом, где силовой привод второй роторной электрической машины 60 выполняется посредством предпочтительного использования зарядной электрической мощности аккумуляторной батареи 70, и движущая сила по меньшей мере второй роторной электрической машины 60 передается на вал 112 привода колес, чтобы добиваться передвижения транспортного средства 110.
Когда состояние заряда аккумуляторной батареи равно или меньше состояния заряда переключения режима, электронный блок 200 управления устанавливает режим движения транспортного средства 110 в режим гибридного транспортного средства (HV). Режим HV также может упоминается как режим поддержания заряда (CS).
Когда режим движения транспортного средства 110 установлен в режим HV, электронный блок 200 управления распределяет движущую силу двигателя 100 внутреннего сгорания по двум системам с помощью устройства 40 распределения мощности и передает распределенную одну движущую силу двигателя 100 внутреннего сгорания на вал 112 привода колес и рекуперативно приводит в движение первую роторную электрическую машину 50 с помощью другой движущей силы. По существу, силовой привод второй роторной электрической машины 60 выполняется от электрической мощности, вырабатываемой первой роторной электрической машиной 50, и движущая сила второй роторной электрической машины 60 также передается на вал 112 привода колес вместе с одной движущей силой двигателя 100 внутреннего сгорания. В исключительном случае, например, где величина нажатия акселератора возрастает, и требуемая отдаваемая мощность транспортного средства становится предписанной отдаваемой мощностью или больше, силовой привод второй роторной электрической машины 60 выполняется для обеспечения рабочих характеристик движения транспортного средства с использованием электрической мощности, вырабатываемой первой роторной электрической машиной 50, и движущая сила как двигателя 100 внутреннего сгорания, так и второй роторной электрической машины 60 передается на вал 112 привода колес.
Таким образом, режим HV является режимом, где эксплуатируется двигатель 100 внутреннего сгорания 110, силовой привод второй роторной электрической машины 60 выполняется посредством предпочтительного использования электрической мощности, вырабатываемой первой роторной электрической машиной 50, и движущая сила как второй роторной электрической машины 60, так и двигателя 100 внутреннего сгорания передается на вал 112 привода колес, чтобы добиваться передвижения транспортного средства 110.
Таким образом, в транспортном средстве с гибридным приводом, по существу, двигатель 100 внутреннего сгорания запускается, когда режим движения переключается с режима EV на режим HV. Переключение из режима EV в режим HV главным образом зависит от состояния заряда аккумуляторной батареи.
Далее, для того чтобы устройство 33 каталитического нейтрализатора демонстрировало желательные характеристики снижения токсичности отработавших газов во время работы двигателя 100 внутреннего сгорания, необходимо повышать температуру каталитического нейтрализатора, несомого на материале 25 проводящей подложки, до температуры действующего состояния, с тем чтобы вводить в действие каталитический нейтрализатор. Отсюда, для того чтобы сдерживать ухудшение выбросов с отработавшими газами после запуска двигателя, желательно начинать подачу питания материала 35 проводящей основы и запускать прогрев устройства 33 каталитического нейтрализатора во время режима EV, с тем чтобы завершать прогрев устройства 33 каталитического нейтрализатора до того, как режим EV переключается в режим HV. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, когда состояние заряда аккумуляторной батареи снижается до состояния заряда начала прогрева, которое больше, чем состояние переключения режима, во время режима EV, подача питания материала 35 проводящей основы начинается, чтобы прогреть устройство 33 каталитического нейтрализатора.
В это время, сконденсированная вода, вырабатываемая в выпускном канале во время останова двигателя, может приставать к поверхности каналов 35a циркуляции отработавших газов (смотрите фиг. 3A) материала 35 проводящей основы. Когда материал, формирующий материал 35 проводящей основы, является пористым материалом 35, то есть, когда материал 35 проводящей основы является пористым телом, сконденсированная вода, сформированная в выпускном канале во время останова двигателя, может проникать в материал 35 проводящей основы и оставаться там.
Таким образом, когда подача питания материала 35 проводящей основы для разогрева устройства 33 каталитического нейтрализатора начинается в состоянии, где вода присутствует на поверхности и внутри материала 35 проводящей основы, то есть, в состоянии, в котором вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, есть вероятность, что может происходить следующее явление.
Фиг. 3A-3C представляют собой пояснительные виды явления, происходящего, когда подача питания 35 материала проводящей основы начинается для прогрева устройства 33 каталитического нейтрализатора в состоянии, где вода присутствует на поверхности и внутри материала 35 проводящей основы.
Фиг. 3A представляет собой местный увеличенный вид в разрезе устройства 33 каталитического нейтрализатора, полученный разрезанием устройства 33 каталитического нейтрализатора под прямыми углами по отношению к потоку отработавших газов. Фиг. 3B показывает переходный процесс по температуре в соответственных областях материала 35 проводящей основы, когда температура материала 35 проводящей основы повышается от начальной температуры, которая равна температуре наружного воздуха. до температуры действующего состояния. Сплошная линия по фиг. 3B показывает переходный процесс по температуре в области (в дальнейшем упоминаемой как «сухая область материала основы» где вода отсутствует на поверхности или внутри материала 35 проводящей основы. Прерывистая линия по фиг. 3B показывает переходный процесс по температуре в области (в дальнейшем упоминаемой как «влажная область материала основы» где вода присутствует на поверхности или внутри материала 35 проводящей основы. Фиг. 3C показывает переходный процесс перепада ΔТ температур (в дальнейшем упоминаемого как «внутренний перепад температур») между сухой областью материала основы и влажной областью материала основы на поверхности и внутри материала 35 проводящей основы.
Как показано сплошной линией по фиг. 3B, температура материала 35 проводящей основы возрастает по существу монотонным образом с течением времени в сухой области материала основы. В противоположность этому, как показано прерывистой линией по фиг. 3B, во влажной области материала основы, есть стагнационный период, когда температура материала 35 проводящей основы находится в стагнации в предписанной температурной зоне в окрестности температуры испарения воды. Это происходит потому, что когда температура материала 35 проводящей основы достигает окрестности температуры испарения воды, вода испаряется во влажной области материала основы, и скрытая теплота испарения в это время препятствует росту температуры во влажной области материала основы.
Как результат, как показано на фиг. 3C, когда начинается подача питания материал 35 проводящей основы для прогрева устройства 33 проводящей основы в состоянии, в котором вода присутствует на поверхности или внутри материала 35 проводящей основы, формируется внутренний перепад ΔТ температур. По мере того, как влагосодержание частично присутствует на поверхности и внутри материала 35 проводящей основы, то есть внутреннее влагосодержание Qcw устройства 33 каталитического нейтрализатора становится больше, время испарения становится продолжительнее, и также становится продолжительнее стагнационный период. Как результат, внутренний перепад ΔТ температур становится больше. По мере того, как внутренний перепад ΔТ температур становится больше, в силу этого формируется большее тепловое напряжение, и это вызывает повреждение материала 35 проводящей основы.
В качестве способа для сдерживания повреждения материала 35 проводящей основы, приписываемого избыточному повышению внутреннего перепада ΔТ температур, может быть продумано понижать электрическую мощность (электропитание материала основы), подаваемую на материал 35 проводящей основы, и, тем самым, уменьшая скорость нагрева сухой области материала основы в течение стагнационного периода.
Здесь, в JP 2011–231710 A, электропитание материала основы понижается, для того чтобы ограничить формирование вздутия, когда вода присутствует внутри материала 35 проводящей основы. В этом способе, однако, время прогрева устройства 33 каталитического нейтрализатора затягивается. В качестве решения, электропитание материала основы повышается как можно больше в диапазоне, где формирование вздутия может сдерживаться. Как следствие, несмотря на то, что формирование вздутия может сдерживаться, трудно в достаточной мере снижать скорость прогрева сухой области материала основы во время стагнационного периода, так что внутренний перепад ΔТ температур может становиться достаточно большим, чтобы повреждать материал 35 проводящей основы. Поэтому, вышеприведенный способ не достаточен в качестве меры против повреждения материала 35 проводящей основы, приписываемого избыточному повышению внутреннего перепада ΔТ температур.
Соответственно, в настоящем варианте осуществления, для того чтобы препятствовать становлению внутреннего перепада ΔТ температур равным или большим, чем предписанный перепад ΔТth температур (в дальнейшем упоминается как «повреждающий перепад температур»), который может вызывать повреждение материала 35 проводящей основы, электропитание материала основы во время стагнационного периода управляется, на основании внутреннего влагосодержания Qcw устройства 33 каталитического нейтрализатора, чтобы имело значение электрической мощности, которая ниже целевого значения Wn [кВт] электропитания материала основы в нормальном состоянии (в дальнейшем – «нормальное электропитание»), такого как когда вода отсутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора. В дальнейшем, будет описано управление подачей питания материала 35 проводящей основы в данном варианте осуществления.
Фиг. 4 представляет собой блок–схему последовательности операций способа, иллюстрирующую управление подачей питания материала 35 проводящей основы в данном варианте осуществления. Электронный блок 200 управления повторно выполняет данную процедуру в предписанном периоде эксплуатации в течение одной поездки транспортного средства.
На этапе S1, электронный блок 200 управления определяет, установлен или нет флажковый признак F выполнения подачи питания в «1». Флажковый признак F подачи питания является флажковым признаком, устанавливаемым так, чтобы, когда необходимо выполнять подачу питания материала 35 проводящей основы, флажковый признак устанавливался в «1», тогда как, когда не нужно выполнять подачу питания материала 35 проводящей основы, флажковый признак устанавливался в «0». Флажковый признак F выполнения подачи питания имеет исходное значение «0». Электронный блок 200 управления выполняет управление установкой флажкового признака F выполнения подачи питания отдельно от данной процедуры. Например, когда температура материала 35 проводящей основы (в дальнейшем упоминаемая как «температура материала основы») меньше предписанной температуры материала основы в действующем состоянии (температуры, которая позволяет определить, что каталитический нейтрализатор, несомый на материале 35 проводящей основы, является действующим), и когда состояние заряда аккумуляторной батареи является равным или меньшим, чем состояние заряда в начале прогрева, флажковый признак выполнения подачи питания устанавливается в «1».
Температура материала основы является температурой сухой области материала основы, оцененной электронным блоком 200 управления. В настоящем варианте осуществления, электронный блок 200 управления рассчитывает температуру материала основы на основании параметров, таких как величина электрической мощности, подаваемой на материал 35 проводящей основы, температура отработавших газов, втекающих в устройство 33 каталитического нейтрализатора, выявленная датчиком 213 температуры отработавших газов, и время, истекшее после останова двигателя 100 внутреннего сгорания. Однако, расчет температуры материала основы не ограничен таким способом, и могут использоваться различные широко известные способы.
Когда флажковый признак F выполнения подачи питания установлен в «1», электронный блок 200 управления переходит обработке по этапу S2. В противоположность, когда флажковый признак F выполнения подачи питания установлен в «0», электронный блок 200 управления переходит обработке по этапу S8.
На этапе S2, электронный блок 200 управления считывает внутреннее влагосодержание Qcw устройства 33 каталитического нейтрализатора отдельно от данной процедуры. Способ расчета внутреннего влагосодержания Qcw будет описан позже со ссылкой на фиг. 6.
На этапе S3, электронный блок 200 управления определяет, присутствует или нет вода в устройстве 33 каталитического нейтрализатора. Более точно, электронный блок 200 управления определяет, является или нет внутреннее влагосодержание Qcw большим, чем ноль. Когда внутреннее влагосодержание Qcw электронного блока 200 управления больше нуля, электронный блок 200 управления определяет, что вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, и переходит к обработке по этапу S4. В противоположность этому, когда внутреннее влагосодержание Qcw является нулевым, электронный блок 200 управления определяет, что вода отсутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, и переходит к обработке по этапу S7.
В настоящем варианте осуществления, когда внутреннее влагосодержание Qcw больше нуля, как описано выше, обработка переходит на этап S4. Однако, когда вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, но влагосодержание мало, вода, присутствующая внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, может полностью испариться до того, как внутренний перепад ΔТ температур становится повреждающим перепадом ΔТth температур, даже если электропитания материала основы будет настроено на нормальное электропитание Wn. Отсюда, внутреннее влагосодержание Qth (в дальнейшем упоминаемое как «определяющее повреждение влагосодержание»), где внутренний перепад ΔТ температур становится равным или большим, чем повреждающий перепад ΔТth температур, когда электропитание материала основы управляется, чтобы иметь значение нормального электропитания Wn, может быть получено заблаговременно посредством эксперимента, или тому подобного. Когда внутреннее влагосодержание Qcw больше определяющего повреждение влагосодержания Qth, обработка может переходить на этап S4.
На этапе S4, электронный блок 200 управления определяет, испаряется или нет вода во влажной области материала основы, то есть, находится или нет влажная область материала основы в стагнационном периоде. В настоящем варианте осуществления, когда температуры материала основы равна или больше предписанной температуры испарения с материала основы, электронный блок 200 управления определяет, что влажная область материала основы находится в стагнационном периоде. Когда температура материала основы меньше температуры испарения с материала основы, электронный блок 200 управления определяет, что влажная область материала основы не находится в стагнационном периоде, и переходит к обработке по этапу S7.
Температура испарения с материала основы является температурой, которая допускает определение, что вода, присутствующая на поверхности или внутри материала 35 проводящей основы, испаряется. В настоящем варианте осуществления, температура испарения с материала основы устанавливается в температуру (например, 95°), то есть, слегка ниже температуры испарения воды. Это происходит потому, что некоторый уровень колебаний температуры может возникать внутри материала 35 проводящей основы, например, вследствие различия распределения подачи питания или других факторов, и даже когда температура в одной части материала 35 проводящей основы имеет значение 95 °, температура другой части может достигать температуры испарения воды. Однако, без ограничения приведенной выше температурой, температура испарения с материала основы может устанавливаться в температуру, например, слегка более высокую, чем температура испарения воды. То есть, влажная область материала основы может определяться находящейся в стагнационном периоде на стадии, где происходит некоторый уровень перепада температур между температурой материала основы (температурой сухой области материала основы) и температурой влажной области материала основы.
На этапе S5, электронный блок 200 управления рассчитывает электропитание Ws [кВт] в стагнационный период, используемое в качестве целевого значения электрической мощности (электропитания материала основы), подаваемой на материал 35 проводящей основы в течение стагнационного периода, на основании внутреннего влагосодержания Qcw, со ссылкой на таблицу по фиг. 5, которая подготовлена заблаговременно посредством эксперимента, или тому подобного. Как показано на фиг. 5, электропитание Ws [кВт] в стагнационный период устанавливается в значение, более низкое, чем, нормальное электропитание Wn, а когда внутреннее влагосодержание Qcw велико, электропитание Ws [кВт] в стагнационный период устанавливается в значение, более низкое, чем когда внутреннее влагосодержание Qcw мало. Это происходит потому, что, по мере того, как внутреннее влагосодержание Qcw становится больше, стагнационный период становится продолжительнее, а потому, необходимо, чтобы электропитание Ws в стагнационный период было соответственно пониженным, для того чтобы уменьшать скорость нагрева сухой области материала основы.
На этапе S6, электронный блок 200 управления управляет схемой 38 регулирования напряжения, так чтобы электропитание материала основы становилось электропитанием Ws в стагнационный период.
На этапе S7, электронный блок 200 управления управляет схемой 38 регулирования напряжения, так чтобы электропитание материала основы становилось нормальным электропитанием Wn. Нормальное электропитание Wn является предписанным значением, определенным заблаговременно, предписанное значение устанавливается в наивысшее возможное значение, для того чтобы сократить время разогрева устройства 33 каталитического нейтрализатора.
На этапе S8, электронный блок 200 управления прекращает подачу питания, когда подача питания материала 35 проводящей основы находится в действии. Когда подача питания не находится в действие, электронный блок 200 управления немедленно заканчивает обработку текущего момента.
Фиг. 6 представляет собой блок–схему последовательности операций способа, иллюстрирующую управление расчетом внутреннего влагосодержания Qcw устройства 33 каталитического нейтрализатора. Электронный блок 200 управления повторно выполняет данную процедуру в предписанном рабочем цикле в течение промежутка времени после того, как включен пусковой переключатель транспортного средства, и до того, как пусковой переключатель транспортного средства выключен. Пусковой переключатель транспортного средства является переключателем, который включен, когда транспортное средство запускается, и который выключен, когда транспортное средство остановлено.
На этапе S11, электронный блок 200 управления определяет пора или нет запустить транспортное средство (то есть, наступил или нет момент, когда пусковой переключатель транспортного средства включен). Когда пора запускать транспортное средство, электронный блок 200 управления переходит к обработке по этапу S12. Когда запускать транспортное средство не время, электронный блок 200 управления переходит к обработке по этапу S15.
На этапе S12, электронный блок 200 управления считывает предыдущее значение Qcwz внутреннего влагосодержания. В настоящем варианте осуществления, электронный блок 200 управления считывает внутреннее влагосодержание Qcw, сохраненное в ОЗУ 203 в предыдущий момент останова транспортного средства (то есть, когда пусковой переключатель транспортного средства предварительно выключен), в качестве предыдущего значения Qcwz внутреннего влагосодержания.
На этапе S13, электронный блок 200 управления рассчитывает оцененную величину Qcw1 (в дальнейшем, упоминаемую как «величина сформировавшегося влагосодержания») сконденсированной воды, сформировавшейся внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора в течение времени от предыдущего останова транспортного средства до данного момента запуска транспортного средства. В настоящем варианте осуществления, электронный блок 200 управления рассчитывает оцениваемую величину Qcw1 сформировавшегося влагосодержания на основании температуры материала основы во время предыдущей остановки транспортного средства, температуры материала основы во время текущего запуска транспортного средства и температуры наружного воздуха. Оцененная величина Qcw1 сформированного влагосодержания имеет тенденцию становиться больше по мере того, как становится больше перепад температур между температурой материала основы во время предыдущей остановки транспортного средства и температурой материала основы в момент текущего запуска двигателя.
На этапе S14, электронный блок 200 управления прибавляет оцененную величину Qcw1 сформированного влагосодержания к предыдущему значению Qcwz внутреннего влагосодержания Qcw и сохраняет рассчитанное внутреннее влагосодержание Qcw в ОЗУ 203 (оперативном запоминающем устройстве, RAM).
На этапе S15, электронный блок 200 управления считывает внутреннее влагосодержание Qcw, хранимое в ОЗУ 203, и определяет, является или нет внутреннее влагосодержание Qcw большим, чем ноль. Когда внутреннее влагосодержание Qcw является большим, чем ноль, электронный блок 200 управления переходит к обработке по этапу S16. Когда внутреннее влагосодержание Qcw является нулевым, электронный блок 200 управления заканчивает обработку текущего момента.
На этапе S16, электронный блок 200 управления определяет, запущен или нет двигатель 100 внутреннего сгорания. Когда двигатель 100 внутреннего сгорания запущен, электронный блок 200 управления переходит к обработке по этапу S17. Когда двигатель 100 внутреннего сгорания остановлен, электронный блок 200 управления переходит к обработке по этапу S19.
На этапе S17, электронный блок 200 управления рассчитывает оцененное значение (в дальнейшем упоминаемое как «второе испарившееся влагосодержание») Qev1 влагосодержания в единицу времени, которое испаряется внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора теплом отработавших газов. В настоящем варианте осуществления, электронный блок 200 управления рассчитывает первое испарившееся влагосодержание Qev1 на основании температуры отработавших газов, втекающих в устройство 33 каталитической нейтрализации, которая выявляется датчиком 213 температуры выхлопных газов, со ссылкой на таблицу, подготовленную заблаговременно посредством эксперимента, или тому подобного.
На этапе S18, электронный блок 200 управления вычитает первое испарившееся влагосодержание Qev1 из внутреннего влагосодержания Qcw для обновления значения внутреннего влагосодержания Qcw.
На этапе S19, электронный блок 200 управления определяет, происходит или нет испарение в материале 35 проводящей основы от тепловой энергии, подаваемой в материал 35 проводящей основы посредством подачи питания. В настоящем варианте осуществления, когда выполняется подача питания на материал 35 проводящей основы, и температура материала основы равна или больше температуры испарения с материала основы, электронный блок 200 управления определяет, что испарение происходит от тепловой энергии при подаче питания, и переходит к обработке по этапу S20. Иначе, электронный блок 200 управления определяет, что испарение не происходит от тепловой энергии при подаче питания, и заканчивает обработку текущего момента.
На этапе S20, электронный блок 200 управления рассчитывает оцененное значение (в дальнейшем упоминаемое как «второе испарившееся влагосодержание») Qev2 влагосодержания в единицу времени, которое испаряется тепловой энергией, подаваемой в материал 35 проводящей основы посредством подачи питания. В настоящем варианте осуществления, электронный блок 200 управления рассчитывает второе испарившееся влагосодержание Qev2 на основании тепловой энергии [кДж] (то есть, электропитания материала основы) в единицу времени, которая подается в материал 35 проводящей основы посредством подачи питания, и скрытой теплоты испарения [кДж/мл] на единицу массы воды.
На этапе S21, электронный блок 200 управления вычитает второе испарившееся влагосодержание Qev2 из внутреннего влагосодержания Qcw для обновления значения внутреннего влагосодержания Qcw.
Фиг. 7 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую операцию управления подачей питания материала 35 проводящей основы в данном варианте осуществления. Отметим, что фиг. 7 показывает эксплуатацию в обстановке, где режим движения транспортного средства 110 установлен в режим EV, и транспортное средство 110 едет с помощью движущей силы второй роторной электрической машины 60, пользуясь электрической мощностью заряда аккумуляторной батареи 70.
В момент t1 времени, когда температуры материала основы ниже температуры действующего материала основы и, в этом состоянии, состояние заряда аккумуляторной батареи становится равным или меньшим, чем состояние заряда начала прогрева, флажковый признак F выполнения подачи питания устанавливается в «1», и начинается подача питания материала 35 проводящей основы.
В этом случае, в момент t1 времени, внутреннее влагосодержание Qcw больше нуля, так что вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, хотя температура материала основы является меньшей, чем температура испарения с материала основы. Соответственно, определяется, что устройство 33 каталитического нейтрализатора не находится в стагнационном периоде, и электропитание материала основы настраивается на нормальное электропитание Wn. Отсюда, после момента t1 времени, температура материала основы постепенно возрастает.
В момент t2 времени, температура материала основы достигает температуры испарения с материала основы, и определяется, что устройство 33 каталитического нейтрализатора находится в стагнационном периоде. Соответственно, электропитание материала основы настраивается на электропитание Ws в стагнационный периоде, соответствующее внутреннему влагосодержанию Qcw. Отсюда, после момента t2 времени, скорость нагрева сухой области материала основы может настраиваться на скорость нагрева, соответствующую внутреннему влагосодержанию Qcw.
В данном варианте осуществления, электропитание Ws в стагнационный период устанавливается в значение, более низкое, чем, нормальное электропитание Wn, а когда внутреннее влагосодержание Qcw велико, электропитание Ws в стагнационный период устанавливается в более низкое значение, чем когда внутреннее влагосодержание Qcw мало. Отсюда, после момента t2 времени, скорость сухой области нагрева материала основы может делаться более низкой, чем скорость нагрева до момента t2 времени. В дополнение, когда внутреннее влагосодержание Qcw велико, скорость нагрева сухой области материала основы может делаться более низкой, чем скорость нагрева, когда внутреннее влагосодержание Qcw мало. Поэтому, становится возможным ограничивать повышение внутреннего перепада ΔТ температур уровнем повреждающего перепада ΔТth температур или большим значением в течение стагнационного периода.
В момент t3 времени, внутреннее влагосодержание Qcw становится нулевым, так что вода отсутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора. Отсюда, определяется, что стагнационный период истекает, и электропитание материала основы вновь настраивается на нормальное электропитание Wn. В момент t4 времени, электропитание с момента t3 времени становится равным или большим, чем предписанное электропитание, которое может повышать температуру материала основы от температуры испарения с материала основы до действующей температуры материала основы. Как только температура влажной области материала основы достигает действующей температуры материала основы, флажковый признак F выполнения подачи питания устанавливается в «0», и подача питания материала 35 проводящей основы прекращается.
Транспортное средство 110 в данном варианте осуществления, описанном в вышеизложенном, включает в себя: двигатель 100 внутреннего сгорания; устройство 33 каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом; и электронный блок 200 управления (устройство управления). Устройство 33 каталитического нейтрализатора с электрическим подогревом включает в себя: материал 35 проводящей основы, который вырабатывает тепло при нахождении под током, материал 35 проводящей основы предусмотрен в выпускном канале двигателя 100 внутреннего сгорания; и каталитический нейтрализатор, нагреваемый через материал 35 проводящей основы. Электронный блок 200 управления выполнен с возможностью включать в себя: блок управления электропитанием материала основы, который управляет электропитанием материала основы, подаваемым на материал 35 проводящей основы; и блок определения, который определяет, находится или нет материал 35 проводящей основы в стагнационном периоде, где температура материала 35 проводящей основы отчасти находится в стагнации в предписанной температурной зоне, стагнационный период возникает, когда вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, в процессе повышения температуры материала 35 проводящей основы. При определении, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, блок управления электропитанием материала основы выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, чтобы было более низким, чем при определении, что материал 35 проводящей основы не находится в стагнационном периоде.
Как результат, даже в случае, когда материал 35 проводящей основы нагревается в состоянии, где вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, скорость нагрева сухой области материала основы может снижаться, когда материал 35 проводящей основы определен находящимся в стагнационном периоде. Это дает возможность сдерживать повреждение материала 35 проводящей основы, приписываемое вздутию и ограничивать чрезмерное повышение внутреннего перепада ΔТ температур. Как результат, также может сдерживаться повреждение материала 35 проводящей основы, приписываемое чрезмерному повышению внутреннего перепада ΔТ температур. Поэтому, можно сдерживать повреждение материала основы, вызываемое, когда материал основы нагревается в состоянии, где вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора.
Электронный блок 200 управления в данном варианте осуществления выполнен с возможностью дополнительно включать в себя блок расчета внутреннего влагосодержания, который рассчитывает внутреннее влагосодержание Qcw, которое является влагосодержанием, присутствующем внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора. Блок определения может быть выполнен с возможностью определять, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, когда внутреннее влагосодержание Qcw больше нуля, а температура материала 35 проводящей основы равна или больше температуры испарения с материала основы (предписанной температуры), что допускает определение, что вода, присутствующая внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, испаряется. Это дает возможность определять, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, с достаточной точностью.
Блок определения может быть выполнен с возможностью определять, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, когда внутреннее влагосодержание Qcw равно или больше определяющего повреждение влагосодержания Qth, а температура материала 35 проводящей основы равна или больше температуры испарения с материала основы (предписанной температуры), что допускает определение, что вода, присутствующая внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, испаряется. Здесь, определяющее повреждение влагосодержание Qth является влагосодержанием, при котором внутренний перепад ΔТ температур, сформированный между областью, где присутствует вода, и областью, где воды нет, в материале 35 проводящей основы, в процессе повышения температуры материала 35 проводящей основы, когда электропитание материала основы настраивается, чтобы иметь значение предписанного нормального электропитания Wn, становится равным или большим, чем предписанный повреждающий перепад ΔТth температур, предписанное нормальное электропитание Wn подается на материал 35 проводящей основы, когда определяется, что материал 35 проводящей основы не находится в стагнационном периоде.
Это дает возможность уменьшать риск, что материал 35 проводящей основы определяется находящимся в стагнационном периоде, и электропитание материала основы понижается, хотя отсутствует вероятность, что внутренний перепад ΔТ температур становится равным или большим, чем повреждающий перепад ΔТth температур. Как результат, можно ограничивать продолжительное время разогрева устройства 33 каталитического нейтрализатора.
При определении, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, блок управления электропитанием материала основы, в данном варианте осуществления, может быть выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, чтобы было более низким, чем при определении, что материал 35 проводящей основы не находится в стагнационном периоде, на основании внутреннего влагосодержания Qcw. Когда внутреннее влагосодержание Qcw велико, блок управления электропитанием материала основы дополнительно выполнен с возможностью управлять электропитанием материала основы, чтобы было ниже, чем когда внутреннее влагосодержание мало.
Таким образом, скорость нагрева сухой области материала основы может настраиваться на скорость нагрева, соответствующую внутреннему влагосодержанию Qcw. Более точно, по мере того, как внутреннее влагосодержание Qcw становится большим, скорость нагрева сухой области материала основы может дополнительно уменьшаться. По мере того, как внутреннее влагосодержание Qcw становится большим, время, требуемое для испарения всей воды, становится продолжительнее, так что, есть тенденция, что стагнационный период становится более длительным, а внутренний перепад ΔТ температур становится большим. Однако, когда скорость нагрева сухой области материала основы еще понижается, по мере того как внутреннее влагосодержание Qcw становится больше, как описано выше, можно эффективно ограничивать избыточное повышение внутреннего перепада ΔТ температур.
Второй вариант осуществления
Далее, будет описан второй вариант осуществления настоящего изобретения. Данный вариант осуществления отличен от первого варианта осуществления по содержанию управления подачей питания материала 35 проводящей основы. Ниже главным образом будет описано отличие.
В первом варианте осуществления, описанном ранее, когда определено, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, электропитание материала основы управляется, чтобы имело значение электропитания Ws в стагнационный период, соответствующего внутреннему влагосодержанию Qcw. Электропитание Ws в стагнационный период по существу делается более низким, по мере того, как внутреннее влагосодержание Qcw становится больше.
В противоположность этому, в данном варианте осуществления, электропитание Ws в стагнационный период устанавливается в качестве предписанного значения, определенного заблаговременно, предписанное значение находится ниже нормального электропитания Wn. Для использования предписанного электропитания Ws в стагнационный период, период времени (в дальнейшем упоминаемый как «время настройки низкой электрической мощности»), ts [с], для управления электропитанием материала основы, чтобы имело значение электропитания Ws в стагнационный период, рассчитывается на основании внутреннего влагосодержания Qcw.
В дальнейшем, будет описано управление подачей питания материала 35 проводящей основы в данном варианте осуществления.
Фиг. 8 представляет собой блок–схему последовательности операций способа, иллюстрирующую управление подачей питания материала 35 проводящей основы в данном варианте осуществления. Электронный блок 200 управления повторно выполняет данную процедуру в предписанном рабочем цикле в течение одной поездки транспортного средства. На блок–схеме последовательности операций способа по фиг. 8, содержание обработки по этапам с S1 по S4 и этапов S7, S8 аналогично первому варианту осуществления, а потому, их описание здесь будет опущено.
На этапе S31, электронный блок 200 управления рассчитывает время ts настройки низкой электрической мощности на основании внутреннего влагосодержания Qcw с обращением к таблице по фиг. 9, которая подготовлена заблаговременно посредством эксперимента, или тому подобного. Как показано на фиг. 5, когда внутреннее влагосодержание Qcw велико, время ts настройки низкой электрической мощности устанавливается в большее значение, чем когда внутреннее влагосодержание Qcw мало. Это происходит потому, что, когда электропитание материала основы в стагнационный период установлено в предписанное значение, определенное заблаговременно, время, требуемое для испарения всей воды становится длительнее по мере того, как внутреннее влагосодержание Qcw становится большим.
На этапе S32, электронный блок 200 управления управляет схемой 38 регулирования напряжения, так чтобы электропитание материала основы становилось электропитанием Ws в стагнационный период, которое заранее задано более низким, чем нормальное электропитание Wn, до истечения времени ts настройки низкой электрической мощности. В данном варианте осуществления, электропитание Ws в стагнационный период, которое является целевым значением электропитания материала основы, установленным в течение стагнационного периода, устанавливается на значение электрической мощности, которое поддерживает внутренний перепад ΔТ температур в пределах повреждающего перепада ΔТth температур, даже когда предполагается, что внутреннее влагосодержание Qcw имеет максимальное значение, и все максимальное количество воды испаряется посредством управления электропитанием материала основы, чтобы имело значение электропитания Ws в стагнационный период.
Блок управления электропитанием материала основы, включенный в электронный блок 200 управления (устройство управления) в данном варианте осуществления, описанный в изложенном выше, выполнен с возможностью управлять, при определении, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, электропитанием материала основы, чтобы имело значение электропитания Ws материала основы (предписанной электрической мощности), которое ниже предписанного нормального электропитания Wn материала основы, подаваемого на материал 35 проводящей основы при определении, что материал 35 проводящей основы не находится в стагнационном периоде, в течение времени ts настройки низкой электрической мощности (предписанного времени). Когда внутреннее влагосодержание Qcw велико, блок управления электропитанием материала основы выполнен с возможностью управлять временем ts настройки низкой электрической мощности, чтобы было более длинным, чем когда внутреннее влагосодержание Qcw мало. При этой конфигурации, может быть получен такой же эффект, как в первом варианте осуществления, и может сдерживаться повреждение материала основы, которое возникает, когда материал основы нагревается в состоянии, где вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора.
Хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в изложенном выше, варианты осуществления являются всего лишь образцами некоторых из примеров применения настоящего изобретения и не предназначены для ограничения технического объема настоящего изобретения конкретной конфигурацией раскрытых вариантов осуществления.
Например, в первом варианте осуществления, электронный блок 200 управления определяет, является или нет внутреннее влагосодержание Qcw большим, чем ноль, то есть, присутствует или нет вода внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора. Когда вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, и температура материала основы становится предписанной температурой испарения с материала основы или большим значением, электронный блок 200 управления определяет, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде. Однако, в более простой конфигурации, предполагая, что вода присутствует внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора, электронный блок 200 управления может определять, без расчета внутреннего влагосодержания Qcw, что материал 35 проводящей основы находится в стагнационном периоде, когда температура материала основы становится предписанной температурой испарения с материала основы или большим значением, независимо от наличия воды внутри устройства 33 каталитического нейтрализатора. Электронный блок 200 управления может управлять, в течение предписанного времени, определенного заранее, электропитанием материала основы, чтобы имело значение предписанной электрической мощности, которая ниже нормального электропитания Wn. В этом случае, электропитание Ws в стагнационный период, установленное во втором варианте осуществления, используется в качестве предписанной электрической мощности, и максимальное значение времени ts настройки низкой электрической мощности, рассчитанное на основании внутреннего влагосодержания Qcw, во втором варианте осуществления может использоваться в качестве предписанного времени.
Каждый из вариантов осуществления был описан транспортным средством с гибридным приводом в качестве примера. Однако, в транспортном средстве, включающем в себя только двигатель 100 внутреннего сгорания в качестве источника энергии, момент времени для запуска двигателя 100 внутреннего сгорания может прогнозироваться, и управление подачей питания, описанное в каждом из вариантов осуществления, может выполняться перед тем, как запущен двигатель 100 внутреннего сгорания. Время, такое как период времени до тех пор, пока двигатель 100 внутреннего сгорания не запущен, после того, как открывается дверь транспортного средства, и период времени до тех пор, пока двигатель 100 внутреннего сгорания не запущен после того, как водитель садится на водительское сиденье транспортного средства, или тому подобное, является временем, предопределенным до некоторой степени. Отсюда, момент времени, когда двигатель 100 внутреннего сгорания запускается, может прогнозироваться, например, посредством выявления открывания двери транспортного средства или водителя, садящегося в водительское сиденье транспортного средства. В случае, когда электронный блок 200 управления выполнен с возможностью обмениваться информацией с внешним сервером массовых данных, данные, такие как информация о последней поездке на собственном транспортном средстве, накопленная на сервере массовых данных, может получаться с сервера массовых данных, и момент времени, когда запускается двигатель 100 внутреннего сгорания, также может оцениваться по информации о поездке.