CN104061083A - 用于发动机控制的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于发动机控制的方法和系统。提供用于延长混合动力车辆的发动机关闭时间段同时减少发动机冷启动排放的方法和系统。在发动机上拉以满足操作者需求期间，发动机被保持在较高动力达较长的持续时间，以便强加热排气催化剂。随后，发动机被上拉至较低动力，并且被保持在较低动力达较短的时间段，以激活排气催化剂。

Description

用于发动机控制的方法和系统

技术领域

本申请涉及在车辆如混合动力车辆中执行的排气催化剂加热。

背景技术

混合动力车辆（HEV）和插电式HEV（PHEV）主要以发动机关闭模式运行，其中通过能量存储装置（例如，电池）和/或电力马达推进车辆。车辆仅在所选情况期间以发动机打开的模式运行。因此，根据车辆行驶周期和电池充电周期，发动机可以不频繁地运行。虽然混合动力车辆中发动机运行时间的减少能够实现燃料经济性和减少燃料排放的益处，但更短的发动机运行时间也不会产生足以使排气催化剂保持激活的热量。这进而导致较高的车辆冷启动排放。

Hanada等人在US6427793中描述了一种解决冷启动排放的方法。其中，在车辆运行期间，基于催化剂活性，混合动力车辆在不同的行进模式之间切换。具体地，当催化剂被激活时，车辆以正常的行进模式运行，其中发动机运行基于扭矩需求。与之相比，当催化剂未被激活时，发动机被打开以加热催化剂，而不考虑操作者扭矩需求。

本发明人在此已经认识到，Hanada等人的方法可能导致频繁的发动机运行，这会降低混合动力车辆的效率和核心目的。具体地，由于具有冷催化剂的发动机运行使排气排放恶化，发动机被频繁地上拉以保持催化剂足够热，因此难以平衡混合动力车辆中的排气排放与发动机运行时间。此外，由于发动机在操作者不希望其上拉时被上拉，因此降低了车辆操作者的驾驶感觉。

发明内容

鉴于这些问题，本发明人在此开发了能够使冷启动排放减少并且减少混合动力车辆中的发动机运行时间的方法。在一个实施例中，该方法包括：在单个车辆行驶周期内，最初将发动机上拉至并保持在较高动力以响应于操作者扭矩需求；以及随后将发动机上拉至并保持在较低动力以响应于催化剂温度。以此方式，发动机关闭持续时间能够被延长。

在一个示例中，混合动力车辆可以以发动机关闭模式（或仅电动模式）运行，直至驾驶者扭矩需求超过系统电池和/或马达能够提供的动力。为满足增加的动力需求，发动机可以被上拉至较高动力（例如，较高的发动机转速和较高的峰值扭矩）。然后，发动机可以以第一冷启动模式维持在较高动力达某持续时间而不考虑驾驶者扭矩需求，以便在该最初发动机冷启动期间伺机加热排气催化剂。一旦催化剂被加热，发动机就被下拉，并且车辆可以恢复以发动机关闭模式运行。

当车辆在发动机关闭的情况下运行时，会发生排气催化剂冷却。例如，由于冷的环境状况和/或车辆静止（例如，在停车场或在隧道中），排气温度会下降到或接近（较低的）温度阈值，低于该（较低的）温度阈值，催化剂的活性退化。响应于催化剂冷却，可以执行随后的发动机冷启动运行。然而，具体地，发动机可以被再次上拉，上拉到第二冷启动模式中的较低动力（例如，较低的发动机转速和较低的峰值扭矩）。然后，发动机可以被维持在较低动力达某持续时间，以便充分加热排气催化剂。此外，可以基于电池的荷电状态调整发动机被上拉的阈值温度，当电池具有更多电荷时该阈值被降低。当电池能够满足动力需求时，这降低了发动机被上拉以加热催化剂的频率，而当电池被耗尽时，利用更频繁的发动机上拉来满足动力需求并协同加热催化剂。

以此方式，通过最初以较高动力运行发动机以预加热催化剂以及随后以较低动力运行发动机以使催化剂能够充分加热，在给定的车辆行驶周期内的发动机关闭持续时间可以被延长。通过降低对频繁的发动机上拉的需要，减少了发动机运行时间，提高了混合动力车辆的效率和燃料经济性。通过间歇地加热排气催化剂，催化剂维持活性，从而减少了发动机运行时的冷启动排放。总的来说，能够平衡发动机冷启动排放与混合动力车辆的减少的发动机运行时间。

在另一实施例中，用于混合动力车辆的方法包括：在单个行驶周期的第一冷启动期间，使发动机以第一较高动力运行达第一较长的持续时间；以及在行驶周期的每个随后的冷启动期间，使发动机以第二较低动力运行达第二较短的持续时间。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，发动机被运行以响应于驾驶者需求高于阈值需求，并且其中在每个随后的冷启动期间，发动机被运行以响应于发动机排气催化剂温度低于阈值温度。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，阈值需求基于电池荷电状态，并且其中在每个随后的冷启动期间，阈值温度基于电池荷电状态。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，阈值需求随着电池荷电状态的降低而降低，并且其中在每个随后的冷启动期间，阈值温度随着电池荷电状态的降低而升高。

在另一实施例中，在第一冷启动期间，点火火花正时被推迟较小的量，并且其中在每个随后的冷启动期间，点火火花正时被推迟较大的量。

在另一实施例中，该方法还包括：开始冷启动计数器上的计数以响应于单个行驶周期的第一冷启动，以及增加冷启动计数器上的计数以响应于该行驶周期的每个随后的冷启动，计数器重置以响应于该单个行驶周期的完成。

在另一实施例中，单个行驶周期包括从第一操作者车辆接通（key-on）事件到第二随后的操作者车辆接通事件的车辆运行。

在另一实施例中，以较低动力运行发动机包括，运行发动机以延长单个行驶周期的随后的冷启动之间的发动机关闭时间段。

在另一实施例中，提供了一种混合动力车辆系统。该系统包含：发动机，该发动机包括排气催化剂；温度传感器，该温度传感器被耦合至排气催化剂以便指示催化剂温度；电池；马达；传动系统，该传动系统将车辆车轮耦接到发动机、电池和马达中的每一个的输出；以及控制器，该控制器带有计算机可读指令，该计算机可读指令用于：在行驶周期期间，在以发动机关闭模式运行车辆系统时监测催化剂温度；响应于操纵者扭矩需求高于阈值需求，以发动机被上拉到第一较高动力的第一冷启动模式运行发动机，以便满足扭矩需求，然后，发动机被保持在第一动力达第一较长持续时间，以加热排气催化剂；以及在相同的行驶周期期间，响应于催化剂温度降至阈值温度之下，以发动机被上拉到第二较低动力的第二冷启动模式运行发动机达第二较短持续时间，以加热排气催化剂。

在另一实施例中，车辆系统进一步包含冷启动计数器，其中控制器包括进一步的指令用以当以第一冷启动模式运行时启动计数器并且当以第二冷启动模式运行时增加该计数器。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍选择的概念，这些概念在详细的说明书中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围被详细的说明书之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在本发明的上面或任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1描述示例混合动力车辆系统。

图2描述混合动力车辆系统的示例内燃发动机。

图3描述说明用于上拉混合动力车辆系统的发动机以满足操作者需求和/或加热排气催化剂的例程的高级流程图。

图4描述示例发动机冷启动运行。

具体实施方式

以下说明涉及用于运行混合动力电动车辆如图1的插电式混合动力电动车辆的系统和方法。基于操作者需求和排气催化剂温度，车辆可以用仅由系统电池和/或马达提供的动力来运行，或者用发动机（例如图2的发动机）补充的动力来运行。控制器可以被配置为执行诸如图3所示的例程来最初上拉混合动力车辆系统的发动机，以满足操作者需求并伺机预加热排气催化剂。控制器随后可以上拉发动机，以加热排气催化剂并减少冷启动排放。可以提供较低且较短的发动机动力脉冲，以在最初的发动机上拉之后的每个冷启动中加热催化剂，从而保持催化剂活性同时延长发动机关闭时间段。在图4中示出了在车辆行驶周期上的示例发动机冷启动运行。以此方式，在保持排放催化剂活性以改善车辆排放的同时，混合动力车辆的发动机运行时间被限制，从而改善了燃料经济性。

图1描述了示例车辆推进系统100。车辆推进系统100包括燃料燃烧发动机10和马达20。作为非限制性示例，发动机10包含内燃发动机，而马达20包含电动马达。马达20可以被配置为使用或消耗不同于发动机10的能源。例如，发动机10可以消耗液体燃料（例如，汽油）来产生发动机输出，而马达20可以消耗电能来产生马达输出。因此，带有推进系统100的车辆可以被称为混合动力电动车辆（HEV）。具体地，推进系统100在本文中被描述为插电式混合动力电动车辆（PHEV）。

如参照图2进一步详述的，发动机10可以包括发动机进气装置和发动机排气装置。发动机的排气通道可以包括排放控制装置，该排放控制装置包括排气催化剂78。排气催化剂可以包括如三元催化剂（TWC）或替代的催化转化器。因此，排气催化剂78可能需要被加热至有催化活性的激活温度（也被称为起燃温度）。在排气催化剂78被充分加热之前的发动机运行期间释放的排气排放被称为冷启动排放，并且是总的发动机排气排放的主要原因。因此，各种方法被用来加快排气催化剂的加热，以减少冷启动排放。例如，来自发动机燃烧的排气热量能够被用来加热催化剂。此外，点火火花正时延迟可以被用来增加燃烧热量，从而进一步加快催化剂加热。然而，混合动力车辆的减少的发动机运行时间产生不足以保持排气催化剂活性的热量。如在本文中参照图3所详述的，可以通过以不同的冷启动模式上拉发动机来平衡混合动力车辆的发动机运行时间的减少与冷启动排放，不同的冷启动模式包括最初的冷启动模式，在最初的冷启动模式中，发动机被上拉以响应于动力需求，并且以较高动力运行较长时间以（较强地）预加热催化剂。随后，发动机以不同的冷启动模式被上拉以响应于催化剂冷却，并且以较低动力运行较短时间以（较弱地）重新加热催化剂。通过使用冷启动模式的这种组合，降低了保持催化剂活性所需的发动机上拉的频率。

返回至图1，车辆推进系统100可以依据车辆工况而以各种不同的模式运行。这些模式中的一些可以使发动机10能够被保持在关闭状态（或停用状态），在该状态中，发动机中的燃料燃烧被停止。例如，在选择工况下，马达20可以在发动机10被停用时经由驱动轮30推动车辆。

在其他工况期间，发动机10可以被停用，而马达20被运行以便通过再生式制动为能量存储装置50充电。其中，马达20可以从驱动轮30接收车轮扭矩，并将车辆的动能转换为电能以便存储在能量存储装置50中。因此，在一些实施例中，马达20能够提供发电机功能。然而，在其他实施例中，专用的能量转换装置（在本文中为发电机60）可以改为从驱动轮30接收车轮扭矩，并将车辆的动能转换为电能以便存储在能量存储装置50中。

在其它工况期间，发动机10可以通过燃烧从燃料系统40接收的燃料而运行。例如，发动机10可以被运行，以便在马达20被停用时经由驱动轮30推动车辆。在其他工况中，发动机10和马达20中的每个均可以运行以通过驱动轮30推动车辆。发动机和马达都可以选择性地推动车辆的配置可以被称为并联式车辆推进系统。要注意的是，在一些实施例中，马达20可以通过第一组驱动轮推动车辆，而发动机10可以通过第二组驱动轮推动车辆。

在其他实施例中，车辆推进系统100可以被配置为串联式车辆推进系统，因此，发动机不直接推动驱动轮。相反，发动机10可以运行以为马达20提供动力，马达20进而可以通过驱动轮30推动车辆。例如，在选择工况期间，发动机10可以驱动发电机60，发电机60进而可以向马达20或能量存储装置50中的一个或更多个供应电能。作为另一示例，发动机10可以运行以驱动马达20，马达20进而可以提供发电机功能，以便将发动机输出转换为电能，其中电能可以被存储在能量存储装置50中以便马达日后的使用。车辆推进系统可以被配置为依据工况而以上描述的两种或更多运行模式之间转换。

燃料系统40可以包括一个或更多燃料存储箱44，用于在车辆上存储燃料并用于为发动机10提供燃料。例如，燃料箱44可以存储一种或更多种液体燃料，包括但不限于：汽油、柴油和醇基燃料。在一些示例中，燃料可以作为两种或更多种不同燃料的混合物被存储在车辆上。例如，燃料箱44可以被配置为存储汽油和乙醇的混合物（例如，E10、E85等）或汽油和甲醇的混合物（例如，M10、M85等），因此，这些燃料或燃料混合物可以被输送至发动机10。其他合适的燃料或燃料混合物也可以被供应至发动机10，它们可以在发动机中被燃烧，以产生发动机输出。发动机输出可以被用来推动车辆和/或通过马达20或发电机60为能量存储装置50重新充电。

燃料箱44可以包括燃料水平传感器46，用于将关于燃料箱中的燃料水平的信号发动至控制系统（或控制器）12。如图所示，燃料水平传感器46可以包含连接到可变电阻器的浮标（float）。可替换地，可以使用其他类型的燃料水平传感器。存储在燃料箱44中的燃料的水平（例如由燃料水平传感器识别）可以被传送给车辆操作者。燃料系统40可以周期地从外部燃料源接收燃料。例如，响应于燃料箱中的燃料水平降至阈值之下，可以做出燃料箱再注满要求并且车辆操作者可以停止车辆以便重新注满燃料箱。可以通过加燃料管路48将燃料从燃料分配装置70泵入到燃料箱内，加燃料管路48形成从位于车辆的外体上的燃料加注门62开始的通道。

控制系统12可以与发动机10、马达20、燃料系统40、能量存储装置50以及发电机60中的一个或更多个通信。具体地，控制系统12可以接收来自发动机10、马达20、燃料系统40、能量存储装置50和发电机60中的一个或更多个的反馈，并向它们中的一个或更多个发送控制信号以作为响应。控制系统12也可以接收来自车辆操作者130的操作者要求的车辆推进系统输出的指示。例如，控制系统12可以接收来自与踏板132通信的踏板位置传感器134的反馈。踏板132可以示意性地指代加速器踏板（如图所示）或制动器踏板。

能量存储装置50可以包括一个或更多个电池和/或电容器。能量存储装置50可以被配置为存储电能，该电能可以被供应给位于车辆上（除马达之外）的其他电力负载，包括车厢加热与空调系统（例如，HVAC系统）、发动机启动系统（例如，启动机马达）、前灯、车厢音频与视频系统等。

能量存储装置50可以周期性地从不位于车辆中的外部电源80接收电能。作为非限制性示例，车辆推进系统100可以被配置为插电式混合动力电动车辆（HEV），因此，电能可以通过电能传输电缆82从电源80供应至能量存储装置50。在能量存储装置50从电源80重新充电操作期间，电力传输电缆82可以电耦合能量存储装置50与电源80。当车辆推进系统运行以推动车辆时，电力传输电缆82可以在电源80与能量存储装置50之间断开连接。控制系统12可以估计和/或控制存储在能量存储装置中的电能的量（在本文中被称为荷电状态（SOC））。

在其他实施例中，电力传输电缆82可以被省略，其中电能可以从电源80被无线接收到能量存储装置50中。例如，能量存储装置50可以通过电磁感应、无线电波、电磁谐振中的一个或更多个从电源80接收电能。因此，应当认识到，任何合适的方法都可以被用来从外部电源80为能量存储装置50重新充电。以此方式，马达20可以通过使用除发动机10使用的燃料之外的能源推动车辆。

如在图2中所详述的，控制器12可以从各种传感器接收输入数据、处理该输入数据，并触发各种致动器以响应于经处理的输入数据。

图2描述了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以接收来自控制系统(包括控制器12)的控制参数，并通过输入装置132接收来自车辆操作者130的输入。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸（在本文中也被称为“燃烧室”）14可以包括燃烧室壁136，活塞138被设置在该燃烧室壁136中。活塞138可以被耦接到曲轴140，以使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以通过变速器系统耦接到乘客车辆的至少一个驱动轮。此外，启动机马达可以通过飞轮耦接到曲轴140，以使发动机10能够开始运行。

汽缸14可以通过一系列进气通道142、144和146接收进气。除汽缸14外，进气通道146还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图2示出被配置为带有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括被设置在进气通道142与144之间的压缩机174和沿排气通道148设置的排气涡轮176。压缩机174可以通过轴180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，例如在发动机10配备机械增压器的示例中，排气涡轮176可以被可选地省略，其中压缩机174可以由马达或发动机的机械输入来提供动力。沿发动机的进气通道提供包括节流板164的节气门162，以便改变提供给发动机汽缸的进气流速和/或压力。例如，如图2所示，节气门162可以被设置在压缩机174的下游，或可替代地，可以在压缩机174的上游提供节气门162。

除汽缸14外，排气通道148可以接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器128被显示为耦接至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以从用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感器诸如线性氧传感器或UEGO（通用或宽域排气氧传感器）、双态氧传感器或EGO（如所描述的）、HEGO（加热型EGO）、NOx、HC或CO传感器中选择。排放控制装置178可以是三元催化剂（TWC）、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。

可以通过位于排气通道148中的一个或更多个温度传感器（未示出）来估计排气温度。可替换地，可以基于发动机工况诸如速度、负荷、空燃比（AFR）、花火延迟等推断排气温度。

发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被显示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸（包括汽缸14）可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。

进气门150可以由控制器12通过凸轮致动系统151的凸轮致动控制。类似地，排气门156可以由控制器12通过凸轮致动系统153控制。凸轮致动系统151和153中的每个均可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用可以由控制器12运行的凸轮廓线变换系统（CPS）、可变凸轮正时（VCT）系统、可变气门正时（VVT）系统和/或可变气门升程（VVL）系统中的一个或更多个来改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器155和157确定。在可替换的实施例中，进气门和/或排气门可以由电动气门致动控制。例如，汽缸14可以可替代地包括通过电动气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统控制。

汽缸14可以具有压缩比，该压缩比为活塞138在下止点时的容积与在上止点时的容积之比。通常，压缩比在9：1至10：1的范围内。然而，在一些使用不同燃料的示例中，压缩比可以被增大。例如，当使用较高的辛烷燃料或使用具有较高的潜在蒸发焓的燃料时，这种情况可以发生。如果使用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，也可以增大压缩比。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于开始燃烧的火花塞192。在选择的运行模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190可以通过火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，例如其中发动机10可以通过自动点火或燃料喷射开始燃烧，一些柴油发动机就是如此。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个燃料喷射器，以便将燃料提供到汽缸。作为非限制性的示例，汽缸14被示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示为直接耦接至汽缸14，以便将燃料与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接喷射到汽缸14中。以此方式，燃料喷射器166提供到燃烧汽缸14中的所谓的燃料的直接喷射（在下文中也被称为“DI”）。虽然图2将喷射器166示为侧喷射器，但其也可以位于活塞的上面，例如靠近火花塞192的位置。当以醇基燃料运行发动机时，由于一些醇基燃料的较低的挥发性，这样的位置可以改善混合以及燃烧。可替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门以改善混合。燃料可以从高压燃料系统8输送至燃料喷射器166，高压燃料系统8包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨。可替代地，燃料在较低压力下通过单级燃料泵输送，在这种情况下，燃料直接喷射的正时在压缩冲程期间会比使用高压燃料系统的情况下更受限制。另外，虽然未示出，然而燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。应认识到，在替代的实施例中，喷射器166可以是将燃料提供到汽缸14上游的进气道的进气道喷射器。

如上所述，图2仅示出了多汽缸发动机中的一个汽缸。因此，每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器（多个燃料喷射器）、火花塞等。

燃料系统8中的燃料箱可以容纳具有不同燃料品质（例如，不同的燃料成分）的燃料。这些不同可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合、不同的燃料挥发性和/或其组合等。

控制器12在图2被示为微型计算机，包括微处理器单元（CPU）106、输入/输出端口（I/O）108、在该特定示例中被示为只读存储器芯片（ROM）110的可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器（RAM）112、保活存储器（KAM）114和数据总线。存储介质只读存储器110可以由表示可由处理器106执行的指令的计算机可读数据编程，以便执行下列描述的方法和例程以及预期但没有具体列出的其他变体。控制器12可以接收来自耦合至发动机10的传感器的各种信号，除之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量（MAF）的测量、来自耦合至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度（ECT）、来自耦合至曲轴140的霍尔效应传感器120（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）、来自节气门位置传感器的节气门位置（TP）、来自传感器124的绝对歧管压力信号（MAP）、来自EGO传感器128的汽缸AFR；以及来自爆震传感器和曲轴加速度传感器的不正常燃烧。发动机转速信号、RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管内的真空或压力的指示。

基于上述传感器中的一个或更多个的输入，控制器12可以调整一个或更多个致动器，诸如燃料喷射器166、节气门162、火花塞192、进气门/排气门和凸轮等。控制器可以基于在该控制器中被编程的对应于一个或更多个例程的指令或代码来接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并触发致动器以响应于处理的输入数据。在本文中关于图3对示例控制例程进行描述。

现在转向图3，其示出用于在车辆行驶周期内执行一个或更多个发动机冷启动操作以加热发动机排气催化剂并且保持其激活的示例方法300。该方法能够使冷启动排放减少，同时也能够延长冷启动之间的发动机关闭持续时间。

在302处，可以估计和/或推断车辆工况。例如，如上所述，控制系统可以接收来自与车辆推进系统部件相关联的一个或更多个传感器的传感器反馈。所估计的工况可以包括诸如车辆操作者要求的输出或扭矩的指示（例如，基于踏板位置）、燃料箱中的燃料水平、发动机燃料使用率、发动机温度、车载能量存储装置的荷电状态（SOC）、包括湿度和温度的环境状况、发动机冷却剂温度、气候控制要求（例如，空气调节或加热要求），等。

在304处，基于所估计的车辆工况，可以选择车辆运行模式。因此，车辆可以是包括发动机、电池和马达的混合动力车辆，其中电池、马达和发动机中的每一个都被耦接到车辆驱动系统以便为车轮提供动力。因此，在304处，可以确定是以电动模式（利用来自电池和/或马达的能量推动车辆）、发动机模式（利用来自发动机的能量推动车辆）、还是辅助模式（利用来自电池和/或马达的至少一些能量以及来自发动机的至少一些能量推动车辆）来运行车辆。因此，发动机模式和辅助模式中的每个均可以构成车辆运行的发动机打开模式，其中车辆以来自发动机的至少一些能量运行，而电动模式可以构成车辆运行的发动机关闭模式，其中车辆不以从发动机得到的动力运行并且系统电池和/或马达满足所有所需的动力。例如，当操作者扭矩需求较低（例如，低于阈值量）时，车辆可以以电动模式（即，发动机关闭模式）运行。与之相比，当操作者扭矩需求较高（例如，高于阈值量）时，车辆可以以发动机或辅助模式（即，发动机打开模式）运行。

在306处，可以确定是否选择车辆运行的发动机关闭模式。如果是，那么在308处，车辆可以以电动模式运行，系统电池和/或马达被用来推动车辆并且满足操作者扭矩需求。如果电动模式未被确认，则该例程可以结束。因此，在发动机关闭模式期间，车辆运行而产生的热量不足以加热并激活发动机排气催化剂。此外，如果排气催化剂已经变热，那么在发动机关闭模式期间，排气催化剂会经受一些冷却（基于发动机关闭模式的持续时间以及环境温度状况）。例如，如果车辆在发动机关闭的情况下运行达延长的时间量，则排气催化剂可以冷却到催化剂激活温度或催化剂激活温度之下。作为另一示例，如果车辆在电动模式下静止达某持续时间（例如，在隧道内或在停车场中），则排气可以冷却到催化剂激活温度或催化剂激活温度之下。当发动机随后转变为发动机打开模式，这会导致冷启动排放增加以及发动机运行时间增加（因为发动机必须运转来首先加热催化剂）。如在下文描述的，为了减少冷启动排放，控制器可以执行一个或更多个发动机冷启动。冷启动包括不频繁的发动机上拉，其允许排气催化剂被间歇地加热从而减少冷启动排放。

在310处，当车辆处于发动机关闭模式时，可以确定是否存在扭矩需求的突然增加。例如，可以确定操作者扭矩需求是否高于阈值，使得仅电池和/或马达不能满足扭矩需求。如果不存在驾驶需求的增加，则例程返回至308，以便继续从电池和/或马达提供用于驱动车辆的动力。如果驾驶者需求较高，那么发动机被运行以满足动力需求。因此，由于这是发动机在车辆行驶周期中被第一次上拉，这可以构成第一发动机冷启动，在第一发动机冷启动中，排气催化剂未被充分加热或激活。相应地，在312处，例程包括在最初上拉发动机之前（或当最初上拉发动机时），在计数器上指示第一发动机冷启动。计数器可以是存储在控制器的存储器中的冷启动计数器。如在本文中详述的，计数器可以在给定的单个车辆行驶周期中发动机最初被上拉时启动，并且在相同的单个车辆行驶周期中，每当发动机被上拉以便冷启动从而加热排气催化剂时，计数器增加。然后，当给定的车辆行驶周期结束时，计数器可以被重置（并且在下一个车辆行驶周期重新启动）。

如在本文中所使用的，单个车辆行驶周期可以被定义为从操作者车辆接通事件（当操作者指示车辆运行将要开始时）开始到随后的操作者车辆切断事件（当操作者指示车辆运行将要停止时）的车辆运行。在一个示例中，当车辆操作者在车辆的钥匙孔槽中插入并转动钥匙时，车辆接通事件可以被确认，而当操作者转动并从钥匙孔槽中拔出钥匙时，车辆切断事件可以被确认。然而，在替代的车辆实施例（例如，具有启动/停止按钮和/或无源钥匙（passive key）的那些车辆实施例）中，当车辆操作者将车辆的启动/停止按钮按压到启动位置时，车辆接通事件可以被确认，而当车辆操作者将启动/停止按钮按压到停止位置时，车辆切断事件被确认。此外，无源钥匙可能需要被插入到钥匙孔槽中，或者无源钥匙可能需要在车辆内部，以便向车辆控制器指示驾驶者的存在。

在冷启动计数器开始计数之后，在314处，例程包括，最初将发动机上拉至较高动力以响应于操作者扭矩需求。最初上拉发动机以响应于操作者扭矩需求包括，响应于操作者扭矩需求高于电池和/或马达能够满足的量，加速旋转发动机到较高的动力，以满足操作者扭矩需求。例如，发动机上拉可以包括通过发电机将发动机迅速地旋转为大约1000rpm，同时在加速的途中为发动机供给燃料并点火。在一个示例中，发动机可以被上拉以提供80Nm的峰值动力输出，同时以1500-1700rpm旋转。当上拉发动机以满足驾驶者扭矩需求时，可以容忍较大的节气门调整。例如，节气门可以较大程度地打开，以提供更多的空气来满足增加的扭矩需求。

当发动机被加速旋转以满足升高的驾驶者需求时，发动机运行可以被伺机用来充分地加热排气催化剂。例如，可以比所需要的更多地加热催化剂，以便补偿将会在发动机随后关闭并且车辆返回到发动机关闭模式时发生的冷却。通过预加热催化剂，能够增加最初的发动机冷启动与随后的发动机冷启动之间的持续时间，在不恶化排放的情况下提供燃料经济性益处。因此，在316处，例程包括，在最初将发动机上拉至较高的动力以满足操作者扭矩需求之后，继续以第一冷启动模式运行发动机，以加热排气催化剂。具体地，在318处，例程包括：不考虑操作者扭矩需求的变化而将发动机保持或维持在较高的动力达第一较长的持续时间（例如，约为45秒至1分钟）以实现催化剂加热。因此，即使驾驶者需求下降并且不要求发动机运行满足扭矩需求，处在较高动力的发动机运行被继续，以便充分地加热排气催化剂。应认识到，在318处，发动机输出可以被维持在较高的动力范围内以实现催化剂加热，或者，在替代实施例中，当以第一冷启动模式运行时，发动机可以最初被上拉至较高的动力范围以满足操作者需求，然后被转变为并且被保持在中等动力范围（例如，60-80Nm的动力输出和1500-1700rpm的发动机转速），以便加热排气催化剂。

在320处，可以利用系统电池来满足任何瞬变扭矩需求。换句话说，发动机被保持在节气门位置调整最小的稳定状态，以便加热排气催化剂，而在动力需求突然出现的情况下从电池汲取动力。因此，当以第一冷启动模式运行时，节气门保持稳定以减少碳氢化合物排放。具体地，在第一冷启动模式中，扭矩要求保持稳定，这会导致节气门更加稳定。因此，随着摩擦损失减低，节气门可以缓慢地移动，同时抵消VCT位置的一次移动。

可选地，当以中高动力运行发动机时，火花正时可以被延迟，以进一步帮助加热排气催化剂。例如，当以第一冷启动模式运行时，可以使用较小量的火花延迟来加热排气催化剂，因为较大量的空气质量在第一模式中是可用的。发动机运行的持续时间（和/或应用的火花延迟的量）可以基于发动机启动时的催化剂温度以及环境状况。例如，当催化剂在发动机启动时较冷并且催化剂温度与激活温度之间的差值较高时，发动机可以继续以较高的动力运行较长的时间。同样，当环境温度较冷时，发动机可以继续以较高动力运行较长的时间，以补偿在随后的发动机关闭模式期间预期的较快的冷却。总的来说，第一发动机冷启动模式能使催化剂变得过热，从而在发动机关闭后催化剂能够浸透（soak）。

在322处，例程包括确认催化剂温度是否处于或超过上阈值温度（Thr_upper）。在一个示例中，上阈值温度是1200℃。其中，可以确认催化剂已经被充分加热，并且被充分激活。因此，在第一冷启动模式中，控制器可以在中高动力范围内维持发动机运行，直到催化剂被充分加热。在确认催化剂被充分加热后，在324处，例程包括下拉发动机，并且恢复车辆运行的发动机关闭模式。

因此，当车辆处于发动机关闭模式时，排气催化剂会经受一些冷却。例如，催化剂的冷却可以基于车辆工况（例如，车辆是正在移动还是正在静止，车辆是正在行进穿过隧道还是开阔道路等）、环境状况（环境温度有多冷）等。例如，当环境情况较冷时，催化剂可以较快地冷却。

在326处，例程包括确认催化剂温度是否处在或低于下阈值温度（Thr_lower）。例如，可以确定催化剂是否接近低于该温度催化剂活性就会退化的下温度阈值。因此，如果当催化剂温度低于下阈值时要求发动机运行（由于增加的操作者需求），则发动机排放会恶化。因此，为了减少排放，可以执行发动机冷启动，其中发动机被上拉以加热排气催化剂。

（较低的）阈值温度可以至少基于电池荷电状态。例如，在326处，电池荷电状态可以高于阈值电荷（例如，电池被充分充电），并且发动机可以被上拉以响应于催化器温度低于第一阈值（例如，600℃）。与之相比，如在下文中所详述的（在336处），当电池荷电状态低于阈值电荷（例如，电池电荷被耗尽）时，发动机可以被上拉以响应于催化剂温度低于第二阈值，第二阈值高于第一阈值。例如，当电池荷电状态较高时（例如，在326处），发动机上拉可以响应于催化器温度处在或接近600℃，而当电池荷电状态较低时（例如，在336处），发动机上拉可以响应于催化剂温度处在或接近900℃。

在328处，例程包括在给定的车辆行驶周期内增加冷启动计数器上的计数来指示正在执行最初的冷启动之后的冷启动。在330处，例程随后包括，在单个车辆行驶周期内，上拉发动机以响应于催化剂温度，并且，以不同于发动机最初被上拉时使用的第一冷启动模式的第二冷启动模式运行发动机。响应于催化剂温度而随后上拉发动机包括，在331处，将发动机上拉至较低动力以响应于催化剂温度低于阈值。然后，控制器可以将发动机保持在较低动力达第二较短的持续时间，以加热催化剂。例如，发动机可以被保持在较低动力达45秒。在一个示例中，发动机可以被上拉，以提供25-35Nm的峰值动力输出，同时以1000rpm旋转。通过将发动机上拉至较低动力输出并且将发动机保持在较低动力输出以响应于催化剂温度，催化剂能够被重新激活。

另外，在332处，如在320处一样，当发动机被保持在较低动力时，可以通过系统电池和/或马达来满足瞬变扭矩需求。换句话说，发动机保持在节气门位置的调整最小的稳定状态以加热排气催化剂，而在动力需求突然出现的情况下从电池汲取动力。因此，当以第二冷启动模式运行时，节气门保持稳定以减少碳氢化合物排放。在一个示例中，节气门位置保持固定，同时发动机被保持在较低动力以加热催化剂。

在一个示例中，当以第一冷启动模式运行时发动机的最初上拉可以包括以第一较快的速率将发动机上拉至较高的动力，而当以第二冷启动模式运行时发动机的随后的上拉包括以第二较慢的速率将发动机上拉至较低动力。在其他示例中，在第一和第二冷启动中的每个期间，可以以基本相同的速率上拉发动机。在进一步的示例中，在任一冷启动模式期间，一旦决定上拉发动机，发动机可以直接转到所选运行点（较高或较低动力）。

然后，例程可以继续到334以确认电池荷电状态（SOC）是否处在或高于阈值电荷量。例如，可以确认电池被充分充电（单独或连同马达一起）以满足操作者扭矩需求。如果电池中存在充足的电荷，则例程返回至324来关闭发动机，并且恢复运行的发动机关闭模式。控制器可以在车辆行驶周期内继续重复步骤324至334，同时电池被充分充电，从而每当催化剂温度降至下阈值（600℃）并且需要催化剂加热时将发动机上拉至较低动力。因此，借助于最初通过以较高动力运行发动机而更强烈地加热催化剂以及随后通过以较低动力运行发动机而加热催化剂，催化剂能够维持活性，同时延长了随后的发动机冷启动之间的持续时间。因此，这改善了混合动力车辆的驾驶感觉，因为如驾驶混合动力车辆的操作者所期望的，车辆在发动机关闭的情况下运行更长的时间。此外，通过延长车辆行驶周期的发动机关闭持续时间，实现了燃料经济性益处。同时，通过保持排气催化剂温暖，减少了发动机冷启动排放。

在车辆行驶周期内，随着控制器继续以发动机被不频繁地上拉以加热排气催化剂的发动机关闭模式运行，驾驶者需求可以通过系统电池和马达来满足，使得电池荷电状态逐渐下降。因此，当发动机关闭并且电池具有充足的电荷（例如，SOC高于阈值量）时，车辆以电荷耗尽模式运行，而当发动机关闭并且电池不具有充足的电荷（例如，SOC低于阈值量）时，车辆以电荷保持模式运行。在一个示例中，在步骤324-334的6次循环（或车辆以发动机关闭模式行进大约21英里）之后，电池电荷会开始耗尽，并且车辆会从电荷耗尽模式转变为电荷保持模式。

响应于电池SOC低于阈值，在336处，升高发动机被上拉的（下）阈值温度（Thr_lower）。如之前所详述的，（下）阈值温度可以至少基于电池荷电状态。例如，在336处，响应于电池荷电状态低于阈值电荷，可以升高下阈值温度（在本文中从600℃升高到900℃）。然后，例程可以使用修正的阈值来上拉发动机。具体地，例程可以返回至324，用修正的阈值重复步骤324-330，并且响应催化剂温度处于或接近修正的（上）阈值温度而上拉发动机从而以第二冷启动模式运行。因此，当电池SOC较低并且车辆处于电荷保持模式时，发动机可以被更频繁地上拉以辅助马达满足操作者需求。由于更频繁的发动机上拉，催化剂可以保持被充分加热，并且不会频繁地需要用于加热催化剂的发动机上拉。这允许相对于当电池SOC较高时使用的第一阈值来升高当电池SOC较低时使用的第二阈值。

在一个示例中，第一和第二阈值可以是固定且离散的值。例如，第一阈值可以基于驾驶者需求和车辆速度。控制器可以基于车辆速度和驾驶者扭矩需求使用具有乘法器的3D表来确定第一阈值。3D表也可以被用来基于车辆速度、驾驶者需求和电池荷电状态确定第二阈值。3D表还可以包括滞后系数来补偿阈值之间的滞后效应。在替代示例中，第二阈值可以基于第一阈值。例如，基于电池的荷电状态的乘法器可以被用来从第一阈值转变为第二阈值。尽管所描述的例程将第一和第二阈值示为离散的值，但在其他示例中，基于电池SOC，第一阈值可以被逐渐调合为第二阈值。

在338处，例程包括指示机会一出现就应当给电池重新充电。例如，在给定的行驶周期结束时，电池可以被重新充电。在一个示例中，在随后的车辆切断事件，车辆行驶周期可以被完成，并且可以利用来自不位于车辆中的外部电源（诸如图1的电源80）的电能给车辆充电。可以通过传输电缆从电源供应电能，以便给电池重新充电。在338处，例程进一步包括在给定的单个车辆行驶周期完成之后重置冷启动计数器。例如，当车辆在下一次切断事件被重新充电时，冷启动计数器可以被重置。计数器然后可以在下一个车辆行驶周期重新启动。例如，在电池已经被充电的下一个行驶周期，可以开始冷启动计数器上的计数以响应于行驶周期的第一冷启动（其中发动机被上拉，并且在第一发动机冷启动模式下以较高的动力运行），并且可以增加计数以响应于行驶周期的每一个随后的冷启动（其中发动机被上拉，并且在第二发动机冷启动模式下以较低动力运行）。以此方式，平衡混合动力车辆中的排气冷启动排放与发动机运行时间。

在一个示例中，混合动力车辆系统可以包含：发动机，其包括排气催化剂和耦合到排气催化剂以便指示催化剂温度的温度传感器；电池；马达；以及将车轮耦接至发动机、电池和马达中的每一个的输出的传动系统。车辆系统可以包括带有计算机可读指令的控制器，该计算机可读指令用于在给定的车辆行驶周期期间，监测催化剂温度，同时以发动机关闭模式运行车辆。响应于操作者扭矩需求高于阈值需求，控制器可以以（以第一较快的速率）将发动机上拉至第一较高动力的第一冷启动模式运行发动机，以满足扭矩需求。然后将发动机维持在第一动力达第一较长的持续时间，以加热排气催化剂。在最初的发动机冷启动之后，并且在相同的行驶周期期间，响应于催化剂温度降至阈值温度之下，控制器可以以（以第二更慢的速率）将发动机上拉至第二较低动力达第二较短的持续时间的第二冷启动模式运行发动机，以加热排气催化剂。控制器可以包括冷启动计数器，用于计数最初的冷启动之后的随后的冷启动。具体地，计数器可以在车辆以第一冷启动模式运行时启动。然后，每次车辆以第二冷启动模式运行时使计数器增加。

现在转向图4，其描述了混合动力车辆系统的示例运行，包括第一和第二冷启动模式中车辆的运行，从而使催化剂能够加热。具体地，示意图400在曲线402处描述了操作者扭矩需求、在曲线404处描述了发动机运行、在曲线406处描述了电池荷电状态（SOC）、在曲线408处描述了排气催化剂温度（Tcat），并且在曲线410处描述了冷启动计数器。所有的曲线随着车辆运行的时间（沿x-轴）绘制。

在t1处，车辆接通事件可以被确认。例如，车辆操作者可以将钥匙插入到钥匙孔槽内，并指示运行车辆的期望。在本文中，车辆是具有发动机、电池和马达中的每个的混合动力车辆系统，其中发动机、电池和马达中的每个均被耦接至传动系统以便车轮提供推进动力。当接通事件被确认时，电池被充分充电（曲线406），荷电状态（SOC）高于阈值电荷量403。此外，发动机的排气催化剂可以是冷的，催化剂温度（曲线408）低于下温度阈值405。因此，催化剂在该温度下不起作用。

在t1与t2之间，例如，可以由系统电池和/或马达（未示出）来满足操作者扭矩需求（曲线402）（例如，根据加速器踏板推断）。具体地，由于电池被充分充电并且扭矩需求低于阈值扭矩需求401，因此车辆可以以发动机关闭模式（在本文中也被称为电动模式）运行，仅通过电池和/或马达提供扭矩，并且发动机关闭。因此，通过以电动模式运行车辆，降低了燃料消耗（例如，汽油燃料消耗）。

在t2处，操作者扭矩需求可以超过阈值扭矩需求401，使得不能单独通过电池和/或马达来满足扭矩。为了满足需求，发动机可能需要被上拉。因此，在t2处，在向旋转的发动机添加燃料和火花的同时可以通过用发电机使发动机加速旋转来上拉发动机。由于排气催化剂在发动机启动时是冷的，因此该最初的发动机上拉可以构成第一发动机冷启动。相应地，发动机可以以第一发动机冷启动模式运行。此外，控制器的冷启动计数器可以通过将其记录为第一冷启动事件而开始计数（曲线410）。

在最初的发动机上拉期间，可以以速率r1（参见陡坡r1）将发动机快速上拉至较高的峰值动力输出（例如，60-80Nm）。发动机可以被保持在较高的动力输出以满足动力需求。因此，在发动机运行以满足动力需求时，燃烧产生热，使得排气催化剂温度上升至下温度阈值405之上，由此激活排气催化剂。

在t3处，操作者扭矩需求可以降至阈值扭矩需求401之下，并且不需要进一步的发动机运行来满足需求。然而，为了通过使催化剂能在延长的时间段内保持活性来改善排放，当以第一冷启动模式上拉发动机时，发动机可以保持在较高动力达某持续时间（曲线404），以允许将催化剂充分加热到上阈值温度407处的温度（参见曲线408）或高于上阈值温度的温度。换句话说，在最初的发动机上拉期间，发动机运行可以被延长以便伺机加热催化剂，使得在发动机关闭之后，催化剂保持热和活性达延长的持续时间。当发动机被保持在较高动力以便催化剂加热时，可以通过系统电池来满足瞬变扭矩需求。例如，在t3之后不久，为响应扭矩需求的突然增加，发动机保持稳定（保持在较高动力），同时通过电池满足瞬变扭矩，造成了电池SOC的突然下降（曲线406）。

如区段部分412所示，尽管所描述的示例示出了发动机动力在t3之后被维持在高水平达持续时间d1，但在替代实施例中，一旦增加扭矩需求有所消退（在t3处），发动机就可以转变为中等（但仍较高）动力输出达所述持续时间以加热催化剂（例如，从80Nm到60Nm）。在这样的实施例中，在发动机被运行以满足升高的扭矩需求的t2与t3之间，可以允许较大的节气门调整，而在发动机被运行以加热排气催化剂的t3之后的持续时间内仅允许较小的节气门调整。换句话说，可以在t3之后使用较高动力的稳态运行来加热催化剂。

尽管未描述，但应认识到，在一些实施例中，可以在发动机冷启动运行期间使用火花点火正时延迟来辅助催化剂加热。然而，由于第一发动机冷启动运行具有较高的负荷与空气质量，因此会需要相对较小量的火花延迟来加热催化剂。此外，当以第一冷启动模式运行时，较小量的火花延迟可以改善发动机效率。与之相比，由于第二发动机冷启动运行具有较低的负荷与空气质量，因此会需要相对较大量的火花延迟来加热催化剂。此外，可以更容易地输送较大量的火花延迟。因此，在一个示例中，在第一冷启动期间，当发动机以第一发动机冷启动模式运行时，点火火花正时可以被延迟较小量。

一旦持续时间d1过去并且催化剂被充分加热（到达或超过上阈值温度407），发动机可以就可以被下拉，第一冷启动模式可以被中断，并且发动机关闭模式（通过马达和/或电池提供动力）的车辆运行被恢复。因此，一旦发动机被关闭并且燃烧不再产生进一步的热，排气催化剂温度会开始缓慢下降。然而，由于在最初的冷启动已经充分加热排气催化剂，催化剂冷却至较低的温度阈值405所花费的时间（并且由此车辆以发动机关闭的方式运行所花费的时间）被延长。例如，较长的持续时间可以在t3与t4之间逝去。

在t4处，确定催化剂温度位于下阈值温度405。因此，低于该温度，催化剂活性会退化，如果发动机突然重启动以满足扭矩需求，则导致排气排放增加。因此，在t4处，为响应排气催化剂的冷却，可以仅为加热催化剂的目的而执行发动机冷启动。由于排气催化剂在发动机启动时是冷的，因此在最初的发动机上拉（在t2处）之后的发动机上拉可以构成随后的（在本文中为第二）发动机冷启动。在该随后的发动机冷启动期间，可以以不同于在t2处使用的第一发动机冷启动模式的第二发动机冷启动模式运行发动机。此外，控制器的冷启动计数器增加（曲线410）。

当以第二冷启动模式运行时，以速率r2将发动机上拉至较低的峰值动力输出（例如，25-35Nm），并且保持在较低动力输出达持续时间d2（曲线404），以允许将催化剂充分加热到上阈值温度407（参见曲线408）处的温度或超过上阈值温度的温度。以第二冷启动模式的发动机上拉的速率（r2）可以慢于以第一发动机冷启动模式的发动机上拉的速率（r1）（参见斜率r2比斜率r1浅）。因此，在该发动机上拉期间执行发动机运行，仅为了加热催化剂，并非为了满足扭矩需求。在所描述的示例中，在最初的发动机上拉（当以第一冷启动模式运行时）期间将发动机保持在较高的动力的持续时间d1比在随后的发动机上拉（当以第二冷启动模式运行时）期间将发动机保持在较低动力的持续时间d2更长。在其他示例中，持续时间d1与d2可以基本相似。

一旦持续时间d2已经过去并且催化剂被充分加热（达到或超过上阈值温度407），发动机就可以被下拉，第二冷启动模式可以被中断，并且发动机关闭模式（通过马达和/或电池提供动力）的车辆运行被恢复。因此，一旦发动机关闭并且燃烧不再产生进一步的热，排气催化剂温度就会开始缓慢下降。

在t5处，如在t4处一样，催化剂温度可以再次下降至下阈值温度405，从而触发另一随后的发动机冷启动，其中发动机以第二冷启动模式运行。在本文中，如在t4处一样，发动机被上拉至较低动力输出，并且保持在较低动力输出达持续时间d2（曲线404），以允许将催化剂充分加热到上阈值温度407（参见曲线408）处的温度或超过上阈值温度的温度。此外，控制器的冷启动计数器增加（曲线410）。

当发动机被保持在较低动力以便催化剂加热时（在t4或t5处），可以通过系统电池来满足扭矩需求的任何瞬变增加。例如，为响应t5之后不久的扭矩需求的突然增加，发动机保持稳定（保持在较低动力），而通过电池来满足瞬变扭矩，导致了电池SOC的突然下降（曲线406）。一旦催化剂被加热，发动机就被下拉，第二冷启动模式被中断，并且发动机关闭模式的车辆运行被恢复。

尽管未描述，但应认识到，在一些实施例中，可以在最初的冷启动之后的每个冷启动期间使用火花点火正时延迟，以辅助催化剂加热。例如，每个随后的冷启动期间，当发动机以第二发动机冷启动模式运行时，点火火花正时可以被延迟较大量（即，大于在最初的冷启动期间应用的延迟量）。

因此，以第二冷启动模式运行包括以较低动力运行发动机以延长行驶周期的随后的冷启动之间的发动机关闭时段。因此，发动机冷启动被间歇地执行以响应催化剂温度，每个发动机冷启动包括：发动机被上拉至较低动力并且被保持在较低动力达某持续时间。通过使用至较高的发动机动力输出的最初的冷启动以及之后的至较低的发动机动力输出的多个随后的间歇发动机冷启动，催化剂能够被基本维持在下阈值温度或在下阈值温度之上，并因此能够被激活。此外，该方法允许延长随后的发动机冷启动之间的持续时间。例如，在所描述的情况下，在间隙时间段g1之后执行随后的发动机冷启动，从而允许车辆继续在发动机关闭的情况下运行达间隙时间段g1。

在t1与t6之间，随着车辆以来自马达和/或电池的动力运行，电池电荷会被消耗，并且电池的SOC会开始下降。在一个示例中，在电池SOC被耗尽之前，车辆可以经历6次冷启动发动机上拉和/或21英里的车辆行进。

在t6处，电池SOC可以到达阈值电荷量403。为响应电池SOC的下降，车辆可以从车辆运行的电荷损耗模式转变为车辆运行的电荷保持模式，并且可以执行对一个或更多个阈值的调整。例如，在t6处，基于电池荷电状态调整阈值扭矩需求401，高于该阈值扭矩需求，发动机被上拉，其中阈值扭矩需求随着电池荷电状态下降而降低。这使发动机能够以较低的扭矩需求被上拉，以补充电池的可用电荷的减少。此外，在t6处，基于电池荷电状态调整发动机冷启动在该温度下被触发的下阈值温度405，其中下阈值温度随着电池荷电状态的下降而升高。由于处于电荷保持模式，发动机被更频繁地上拉以满足驾驶者需求，产生了足以使排气催化剂变暖的发动机燃烧热，并且不需要仅为了催化剂加热目的的频繁的发动机冷启动。鉴于加速发动机冷启动的要求降低，下阈值温度被提升。

因此，一旦处于电荷保持模式，发动机就可以被更频繁地上拉以满足扭矩需求。例如，发动机可以在t6、t7和t8处被上拉。因此，减少了随后的发动机上拉之间（用于冷启动的发动机运行）的持续时间。例如，在所描述的情况下，在更短的间隙时间段g2之后执行随后的发动机上拉，从而允许车辆继续在发动机关闭的情况下运行达间隙时间段g2（短于间隙时间段g1）。

在t9处，车辆操作者切断事件可以被确认。例如，车辆操作者可以从钥匙孔槽移出钥匙，并指示停止运行车辆以为车辆电池重新充电的期望。车辆操作者切断事件可以指示车辆行驶周期的结束，冷启动计数器被重置（曲线410）以响应于该车辆操作者切断事件。在t9与t10之间，当车辆未运行时，重新充电机会出现，并且可以例如利用来自外部电源的电力给车辆电池充电。电池可以在t10之前不久被完全充电，因此在t10处，当车辆操作者接通事件被确认时，混合动力车辆准备好以电动模式运行。

因此，单个车辆行驶周期可以包括从第一操作者车辆接通事件（例如在t1处）的指示到随后的车辆操作者切断事件（例如在t9处）的车辆运行。在其他示例中，单个车辆行驶周期可以包括从第一操作者车辆接通事件（诸如在t1处）的指示到第二随后的操作者车辆接通事件（例如在t10处）的车辆运行。

在t10与t11之间，驾驶者需求可以低于阈值扭矩需求401，并且可以通过以仅由电池和/或马达提供动力的电动模式运行来满足该驾驶者需求。在t11处，如在t2处一样，操作者扭矩需求可以超过阈值扭矩需求401，并且可能需要上拉发动机。因此，在t11处，发动机被上拉。此外，由于排气催化剂在发动机启动时是冷的，因此该发动机上拉可以构成在t10处开始的行驶周期的第一发动机冷启动。相应地，发动机可以以第一发动机冷启动模式运行，并且冷启动计数器可以被重置（曲线410）。

以此方式，在单个行驶周期的第一冷启动期间，控制器可以以第一较高动力运行发动机达第一更长的持续时间，然后在行驶周期的每个随后的冷启动期间，控制器可以以第二较低动力运行发动机达第二更短的持续时间。在第一冷启动期间，发动机运行以响应于驾驶者需求高于阈值需求，而在每个随后的冷启动期间，发动机运行以响应于发动机排气催化剂温度低于阈值温度。控制器可以在冷启动计数器上开始冷启动事件的计数以响应于单个行驶周期的第一冷启动，然后逐渐增加冷启动计数器上的计数以响应于行驶周期的每个随后的冷启动。然后，计数器可以被重置以响应于单个行驶周期的完成。在第一冷启动期间，阈值需求可以基于电池荷电状态，而在每个随后的冷启动期间，阈值温度可以基于电池荷电状态。具体地，在第一冷启动期间，阈值需求可以随着电池荷电状态的下降而降低，而在每个随后的冷启动期间，阈值温度可以随着电池荷电状态的下降而升高。

以此方式，通过在第一发动机上拉期间相对更强地加热排气催化剂并且然后在每个随后的发动机上拉期间相对较弱地加热排气催化剂，降低了发动机冷启动的频率。当混合动力车辆的发动机第一次被上拉以满足操作者需求时，通过将发动机运行维持在较高的动力，发动机上拉能够被伺机延长，以加热排气催化剂，并且在更长的发动机关闭的时间段内维持催化剂活性。通过随后以较低动力间歇地运行发动机，催化剂能够维持热以及活性。通过保持催化剂温暖，冷启动排放能够被减少。同时，减少了频繁的发动机上拉，改善了混合动力车辆的效率和燃料经济性。此外，通过减少不期望的且反感的发动机上拉的次数，改善了操作者驾驶体验。总的来说，减少了混合动力车辆发动机运行时间以及冷启动排放，改善了混合动力车辆性能。

注意，本文中包括的示例控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所描述的具体例程可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作或功能可以以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。根据所使用的特定策略，所示出的动作或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作可以图形化地表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。

应认识到，在本文中所公开的配置和例程实质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其它的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

随附的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“某个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在该申请或相关的申请中提出新的权利要求而要求保护。这些权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄还是与原始权利要求相同或不相同，都被认为包括在本发明的主题内。

Claims (10)

1.一种用于车辆的方法，其包含：

在单个车辆行驶周期内，

最初将发动机上拉至较高动力并保持在所述较高动力以响应于操作者扭矩需求；以及

随后将所述发动机上拉至较低动力并保持在所述较低动力以响应于催化剂温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆是包括电池和马达的混合动力车辆，并且其中所述电池、马达和发动机中的每一个均被耦接到车辆驱动系统以便为车轮提供动力。

3.根据权利要求2所述的方法，其中最初上拉所述发动机以响应于操作者扭矩需求包括：响应于操作者扭矩需求高于所述电池和/或所述马达能够满足的量，加速旋转所述发动机至所述较高动力以满足所述操作者扭矩需求，并且其中将所述发动机保持在所述较高动力包括：不考虑操作者扭矩需求的变化而将所述发动机维持在所述较高动力达第一较长的持续时间，以加热催化剂。

4.根据权利要求3所述的方法，其中随后上拉以响应于催化剂温度包括：随后上拉所述发动机以响应于催化剂温度低于阈值，所述阈值至少基于电池荷电状态，以及将所述发动机保持在所述较低动力达第二较短的持续时间，以加热所述催化剂。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阈值进一步基于车辆速度和驾驶者需求。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述随后上拉包括：当所述电池荷电状态高于阈值电荷时，上拉所述发动机以响应于催化剂温度低于第一阈值，并且当所述电池荷电状态低于所述阈值电荷时，上拉所述发动机以响应于催化剂温度低于第二阈值，所述第一阈值低于所述第二阈值。

7.根据权利要求2所述的方法，其中当将所述发动机保持在所述较高动力以及将所述发动机保持在所述较低动力时，通过所述马达和/或所述电池来满足瞬变扭矩需求。

8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在最初上拉所述发动机时在计数器上指示第一发动机冷启动，以及在随后上拉所述发动机时增加所述计数器，所述计数器重置以响应于操作者车辆切断事件。

9.根据权利要求1所述的方法，其中单个车辆行驶周期包括从操作者车辆接通事件到随后的操作者车辆切断事件的车辆运行。

10.根据权利要求1所述的方法，其中最初上拉所述发动机包括：以第一较快的速率将所述发动机上拉至所述较高动力，并且其中随后上拉所述发动机包括：以第二较慢的速率将所述发动机上拉至所述较低动力。