CN100510364C - 临时停机的车辆用内燃机的运行方法和运行控制装置 - Google Patents

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Abstract

在车辆用内燃机(1)的运行中，其中根据车辆运行控制装置(12)在车辆运行过程中作出的控制判断来停止内燃机(1)的运行，所述控制判断包括当催化剂的温度不等于或小于预定的阈值时不停止内燃机(1)的判断。所述预定的阈值比防止催化剂热劣化的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。

Description

临时停机的车辆用内燃机的运行方法和运行控制装置
技术领域
本发明涉及一种临时关闭发动机的车辆用内燃机的运行方法和运行控制装置，其中通过车辆运行过程中车辆运行控制装置的控制判断停止内燃机的运行。更具体地，本发明涉及车辆运行控制装置的改进。
背景技术
近些年，由于需要保护空气环境，诸如汽车的车辆用内燃机的排气系统装有催化转化器，其中包括废气净化催化剂，例如三元催化剂或贫NOx催化剂，它们将内燃机运行产生的HC、CO和NOx处理成无害的H2O、CO2和N2。为了激活并有效地使用催化转化器中的废气净化催化剂，必须将废气净化催化剂加热到很高的温度，约700℃。高温状态的获得是通过将内燃机排出的高温废气引入催化转化器而加热催化剂，以及催化剂层中未燃烧的成分如HC和CO的氧化产生的热量加热催化剂。
而且，为了节约燃料以及空气环境保护的重要性，节能车和混合动力车已经引起人们注意。在混合动力车中，基于车辆运行控制装置在车辆运行过程中根据车辆运行状态做出的控制判断，车辆由内燃机驱动和电动机混合驱动。在节能车中，当在车辆运行过程中车辆临时停止时根据车辆运行控制装置做出的控制判断临时停止内燃机。另外，特别是混合动力车，通过混合使用内燃机和电动机，可以在相当大的自由度下改变内燃机的控制。针对这一点，在日本特开平6—165308中提出，根据基于催化转化器温度的时间表来控制内燃机的速度及其负荷。
并且，随着近些年微计算机的发展，含有微计算机的车辆运行控制装置越来越多地用于控制车辆内燃机的运行。与此同时，当内燃机不需要产生动力时，在像车辆减速之类的运动过程中削减供应到内燃机的燃料，这种燃料削减(fuel cut)的使用日益增加。但是，如果进行上述的燃料削减，则大量的氧气流入催化转化器，即使是催化转化器中的催化剂处于高温激活状态。基于此原因，可以造成由于氧气引起的催化剂退化。为了解决此问题，日本特开2001—59444公开了如下内容，即：当催化剂温度高时禁止燃料削减。
同时，如上所述，内燃机的高温废气被引入催化转化器，将催化转化器内的催化剂加热。但是，也存在一些情况，当催化剂废气流入催化转化器时将催化剂冷却。换言之，当流过催化转化器的废气持续时，废气加热催化转化器中的催化剂。另外，如果催化剂温度过高，废气流夺取了催化剂的热量，从而抑制催化剂温度的升高。在这样的热平衡情况下催化剂的温度保持在适当的温度。因此，与进行燃料削减的情况——停止向内燃机中喷射燃料并且至少一些吸入空气供应到内燃机——不同，当内燃机停止时，流过催化剂层的废气完全停止。因此，废气不带走催化剂的热量。
并且，当内燃机停止时，已经处于催化转化器中的未燃烧成分所产生的全部热量保留在催化转化器中。基于此原因，如果内燃机停止并且流过催化转化器的废气停止时，催化转化器中催化剂的温度暂时升高。
在这种情况下，当由于上述现象温度升高后，如果在内燃机停止过程中催化剂的温度不削弱催化剂的耐用性，那么这是没有问题的。但是，如果在内燃机停止过程中催化剂的温度超过所述温度，温度升高可以削弱催化剂的耐用性。特别是在混合动力车和节能车中，这是一个严重的问题，因为其中的内燃机经常停止。
另外，在美国专利U.S.5,609,218中公开了一种车辆用的牵引控制系统，该系统通过控制具有废气系统和制动系统的发动机，减小传递给驱动轮上的驱动力，来进行牵引控制，从而减少驱动轮的额外滑行，其中废气系统具有催化剂转换器。该牵引控制系统包括控制器，当催化剂转换器的温度高于预定的温度时，该控制器将发动机的控制模式从普通控制模式改变为废气温度降低模式，并且改变发动机控制参数，因此，该发动机在废气温度降低模式中提供了输出扭矩的增量。
发明内容
本发明涉及改进当具有废气净化催化转化器的车辆的内燃机停止时，车辆用内燃机的运行方法和运行控制装置，更具体地是混合动力车和节能车的内燃机的运行方法和运行控制装置。
本发明的第一方面涉及车辆用内燃机的运行方法，所述车辆包括：内燃机、设置在内燃机排气系统中的废气净化催化剂，以及车辆运行控制装置，所述方法中，在车辆运行期间根据车辆运行控制装置的控制判断来使内燃机停止运行。其中，所述控制判断包括当所述催化剂的温度高于预定的阈值时做出不停止内燃机运行的判断，并且所述预定的阈值比防止催化剂热劣化的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。
对于包括车辆运行控制装置的车辆，其中的车辆运行控制装置用于判断在一定条件下停止内燃机运行，特别是对于经常发生这种内燃机停止运行的混合动力车或节能车，当内燃机的运行因此停止时，内燃机排气系统中放置的催化剂可能退化。但是，在本发明第一方面中，如果当催化剂的温度高于一个阈值时，车辆运行控制装置设计成不停止内燃机的运行，就可以抑制这种催化剂的退化。如上所述，通过将催化剂的操作性能维持在良好状态，即使在此过程中内燃机不停止，对于从长远观点保护空气环境，也可以达到比内燃机停止条件下大的效果。
本发明的第二方面涉及车辆用内燃机的运行方法，所述车辆包括：内燃机以及设置在内燃机排气系统中的废气净化催化剂。所述方法包括的步骤为：在车辆运行期间判断是否应该停止内燃机的运行；检测催化剂温度；以及当检测到催化剂的温度高于预定阈值时不停止内燃机的运行，即使已判断内燃机的运行应当停止，并且，所述预定的阈值比防止催化剂热劣化的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。
根据本发明第一和第二方面的方法可以特别应用于混合动力车和节能车。
在混合动力车和节能车中，其车用内燃机的停止比普通汽车更加频繁。因此，当所述方法应用于混合动力车和节能车时，根据本发明第一和第二方面的方法具有大的效果。
本发明的第三方面涉及一种内燃机用运行控制装置，包括检测装置，用于检测设置在车用内燃机排气系统中的废气净化催化剂的催化剂温度，以及控制装置，用于在车辆运行期间判断是否自动停止内燃机的运行。当催化剂温度高于预定阈值时，控制装置判断为不停止内燃机的运行。当检测装置检测到的催化剂温度高于预定阈值时，控制装置判断为不停止内燃机的运行，其中，所述预定的阈值比防止催化剂热劣化的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。
另外，内燃机的运行控制装置可以装在混合动力车上，混合动力车能同时使用内燃机的驱动力以及电动机的驱动力作为驱动力；也能装在节能车中，节能车在车辆临时停止期间根据需要临时停止内燃机。在混合动力车中，如果根据控制判断停止内燃机，则可以利用电动机的驱动力驱动混合动力车。在节能车中，在临时停止后，推测驾驶员是否意图启动节能车，并且如果推测驾驶员有启动节能车的意图，则可以重新启动内燃机。
并且，希望在第一到第三方面中的预定阈值比防止催化剂热退化温度的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。
第一到第三方面中的车辆并不限于混合动力车或节能车，并且可以应用于具有以下特征的车辆中，所述特征是检测车辆运行状态并根据检测的运行状态自动停止内燃机。这里，“检测车辆的车辆运行状态并根据检测的运行状态自动停止内燃机”不包括“驾驶员关闭启动开关形成的内燃机普通停止”。
附图说明
参考附图，从下面优选实施例的描述中可以清楚地看出本发明的上述和其它目的、特征和优点，附图中相似的数字用于表示相似的元件，附图中：
图1是示意性地表示根据本发明第一实施例的车辆的结构图；
图2是当第一实施例的车辆用内燃机运行方法应用于混合动力车时的流程图；以及
图3是当第二实施例的车辆用内燃机运行方法应用于节能车时的流程图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明第一实施例的车辆是混合动力车，包括内燃机1，设置在内燃机1排气系统中的废气净化催化转化器11，车辆运行控制装置12(以后在实施例的描述中为了简化称之为控制装置)。控制装置12读出关于催化剂温度的信号，其中催化剂的温度是由装在催化转化器11上的温度探测器6探测的；读出关于内燃机1温度的信号，内燃机1的温度是由装在内燃机1上的温度探测器7探测的；从加速器角度传感器(未示出)读出关于加速器角度Acc的信号；从车辆速度传感器(未示出)读出关于车辆速度V的信号；以及读出关于电池9的电量的信号。另外，控制装置12将基于这些信号的控制信号发送到发电机3、电动机4和内燃机1。电池9通过变换器8与发电机3和电动机4连接。内燃机1通过驱动力分离和集合装置2连接到发电机3和电动机4，驱动力分离和集合装置2具有行星齿轮组机构，从而驱动力可以在内燃机1、发电机3和电动机4之间相互传递。内燃机1和电动机4的驱动力传送到车轮10A和10B。
图2是混合动力车中内燃机的控制流程图。混合动力车的基本运行是通过在车辆运行期间车辆运行控制装置(对应于此实施例中的控制装置12)做出的控制判断停止内燃机1的运行。并且，这也是节能车的基本结构。因此，基本运行和基本结构是公知的技术，为了避免说明书的冗长省去其解释。
当车辆的启动开关(未示出)闭合时开始图2所示流程图的控制过程，接着在每次所需的数据读入后，控制过程从步骤S1开始。在步骤S1，判断驾驶员操作的加速器角度Acc(即，油门踏板的压下量)是否等于或小于预定值。此预定值设定为一个相对较小的角度，适于混合动力车停止内燃机并仅仅由电动机4驱动起步。如果步骤S1的判断是肯定的，则控制进入步骤S2。
在步骤S2，判断车辆速度V是否等于或小于预定值。车辆速度V的预定值也是一个相对较小的车辆速度值，适于混合动力车停止内燃机1并仅仅由电动机4驱动起步。如果步骤S2的判断是肯定的，则控制进入步骤S3。
在步骤S3，判断电池9的电量是否等于或大于预定值。电量的预定值代表电池9的充电程度足以在内燃机1停止时进行电力驱动。如果步骤S3的判断是肯定的，则控制进入步骤S4。
在步骤S4，判断内燃机温度是否等于或高于预定值。内燃机温度的预定值是内燃机1达到预热的温度。如果内燃机1处于达到所述温度前的状态，则最好内燃机1不停止。如果步骤S4的判断是肯定的，则控制进入步骤S5。
在步骤S5，判断催化剂温度是否等于或低于预定值。催化剂温度的预定值是一个温度的上限值，在所述的温度下甚至如上所述内燃机1停止时催化剂也不产生热退化，并且催化转化器11中的催化剂温度在流过催化转化器11的废气刚停止后暂时升高。防止催化剂热退化的允许上限值基本在800到850℃左右，尽管这取决于催化剂。在内燃机刚停止后，催化转化器11中的催化剂出现的暂时温度升高预计基本在50℃左右，尽管这取决于内燃机的运行状态。因此，上述预定值的设定是根据这些预计的允许温度上限值和温度升高值做出的。即，如果允许上限值为800到850℃，则上述预定值为750到800℃。
如果步骤S5的判断是肯定的，即，如果从步骤S1到S5的所有判断都是肯定的，控制进入步骤S6。在步骤S6，内燃机1停止，在混合动力车中，驱动转换到电力驱动。当执行电力驱动并且内燃机停止时，内燃机1对电池9的充电停止。
同时，如果在步骤S1到S5中任一个步骤的判断是否定的，控制从出现负值判断的那个步骤转到步骤S7。在步骤S7，禁止根据控制装置12做出的控制判断自动停止内燃机1。在混合动力车运行时，混合动力车由内燃机1和电动机4中的一个驱动或者同时由二者驱动。
图3是根据本发明第二实施例的节能车的控制流程图。节能车的结构与普通车相同，其中催化转化器具有图1所示的温度探测器。另外，车辆中安装的电池是普通车辆用的电池，其中存储着内燃机启动所需的电源，或者驱动车辆中辅助机器的电源。当车辆的启动开关(未示出)闭合时开始如图3所示控制流程，接着在每次所需的数据读入后，控制从步骤S11开始。
首先，在步骤S11，判断驾驶员操作的加速器角度是否为零。即，判断驾驶员是否有启动车辆的意图。如果步骤S11的判断是肯定的，则控制进入步骤S12。
在步骤S12，判断车辆速度是否等于或小于预定值。车辆速度的预定值是在节能车中关于内燃机是否停止的界限的速度值。当车辆临时停止时，或者当已经判断出考虑了其它因素允许内燃机停止时，节能运行使内燃机停止。步骤S12中车辆速度的判断可以判断车辆速度是否为零。但是，通过将预定值设定为一个非零的适当小的数值，可以进一步增强节能运行的效果。如果步骤S12的判断是肯定的，则控制进入步骤S13。
在步骤S13，判断电池电量是否等于或高于预定值。电量的预定值代表电池的充电程度，所述充电程度足以毫无问题地重新启动内燃机，即使在内燃机停止时。如果步骤S13的判断是肯定的，则控制进入步骤S14。
在步骤S14，判断内燃机温度是否等于或高于预定值。内燃机温度的预定值是内燃机达到预热的温度。如果内燃机处于达到所述温度前的状态，则最好其温度处于使内燃机不停止的范围内。如果步骤S14的判断是肯定的，则控制进入步骤S15。
在步骤S15，判断催化剂温度是否等于或低于预定值。如同图2中实施例的情况，催化剂温度的预定值是一个温度的上限值，在所述的温度下甚至内燃机停止时催化剂也不产生热退化，并且转化器中的催化剂温度在流过催化转化器的废气刚停止时暂时升高。
如果步骤S15的判断是肯定的，即，从步骤S11到S15的所有判断都是肯定的，则控制进入步骤S16，内燃机停止。接着，标记F设为1。
另一方面，如果步骤S11的判断是否定的，则控制转到步骤S17，判断标记F是否为1。这种标记F在控制开始时重新设为0。因此，在步骤S16中内燃机不停止的状态下标记F是0，而在步骤S16中内燃机停止的状态下标记F是1。如果步骤S17的判断是否定的，即，当内燃机仍没有临时停止，踩下的油门踏板仍没有释放时，或者当步骤S12到S15中任何一个步骤的判断为否定时，控制进入步骤S18。接着禁止根据车辆运行控制装置(对应于图1中的控制装置12)做出的控制判断自动停止内燃机。
当控制进入步骤S16并且内燃机停止后，因为驾驶员踩下油门踏板，步骤S11的判断由肯定变为否定时，控制进入步骤S17，此时步骤S17的判断为变为肯定。接着控制进入步骤S19，内燃机由起动机重新启动。并且，标记F重新设为0。
虽然详细解释了本发明的两个实施例，显然，在不偏离本发明实质精神的情况下本领域一般技术人员可以对这里的实施例做出多种修改。

Claims (8)

1.一种车辆用内燃机的运行方法，所述车辆包括：内燃机(1)，设置在所述内燃机的排气系统中的废气净化催化剂(11)；以及车辆运行控制装置(12)，所述方法为在车辆运行期间根据车辆运行控制装置(12)的控制判断来使内燃机(1)停止运行，其特征在于：
所述控制判断包括当所述催化剂的温度高于预定的阈值时做出不停止内燃机(1)运行的判断，其中，
所述预定的阈值比防止催化剂热劣化的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
检测所述车辆运行状态；以及
根据检测到的运行状态自动停止内燃机(1)的运行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述方法是既能使用内燃机(1)的驱动力又能使用电动机(4)的驱动力的混合动力车的内燃机运行方法。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
当内燃机(1)根据所述控制判断停机时，所述混合动力车由电动机(4)的驱动力驱动。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述方法是内燃机在临时停机期间根据需要临时停机的节能车的内燃机运行方法。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
推测临时停机后，驾驶员是否意图启动节能车；并且
如果推测驾驶员有启动节能车的意图，则重新启动所述内燃机。
7.一种车辆用内燃机的运行方法，所述车辆包括：内燃机(1)，以及设置在所述内燃机的排气系统中的废气净化催化剂(11)，其特征在于所述方法包括下列步骤：
在车辆运行期间判断内燃机(1)的运行是否应该停止；
检测催化剂温度；以及
当检测到催化剂的温度高于预定阈值时不停止内燃机(1)的运行，即使已判断内燃机(1)的运行应当停止，其中，
所述预定的阈值比防止催化剂热劣化的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。
8.一种内燃机用运行控制装置，包括检测装置(6)，用于检测设置在内燃机(1)排气系统中的废气净化催化剂(11)的催化剂温度；以及控制装置(12)，用于在车辆运行期间判断内燃机(1)的运行是否应当自动停止，其特征在于：
当检测装置(6)检测到的催化剂温度高于预定阈值时，控制装置(12)判断为不停止内燃机(1)的运行，其中，
所述预定的阈值比防止催化剂热劣化的允许上限值至少低一个内燃机刚停机后的催化剂温度增量。
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