CN108930595A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的内燃机的控制装置具有在内燃机运转的开始后根据内燃机运转状态来控制进气门(32)的打开正时的第1控制部(92)、以及控制第1控制部的工作的第2控制部(91)。第1控制部在内燃机运转的开始时间点将进气门的打开正时控制为进气上止点以后的预定正时。第2控制部取得总进气量相关值,该总进气量相关值是与在内燃机运转开始后被吸入燃烧室的总的空气的量相关的值。第2控制部在内燃机运转的开始后、至少到总进气量相关值达到阈值为止的期间,禁止由第1控制部使进气门的打开正时比预定正时提前。另一方面,第2控制部在内燃机运转的开始后、总进气量相关值达到阈值的时间点及其之后,允许由第1控制部使进气门的打开正时比预定正时提前。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及控制进气门的打开正时或关闭正时的内燃机的控制装置。
背景技术
已知如下构成的内燃机的控制装置:在内燃机的运转(以下,称为“内燃机运转”。)开始时内燃机的温度低的情况下,由于内燃机的可动零部件的摩擦阻力大,所以,从希望增加内燃机的产生转矩的观点出发,在内燃机运转的开始时内燃机的温度低的情况下,通过使进气门的开闭正时提前,使被吸入燃烧室的空气的量增大,与该空气的量的增大相应地也增大向燃烧室供给的燃料的量(例如参照专利文献1。)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-203818号公报
发明内容
在刚开始内燃机运转之后,有时较大量的燃料会附着于“进气道的壁面和/或燃烧室的壁面(以下,称为“气道壁面等”。)”。附着于该气道壁面等的燃料(以下,称为“壁面附着燃料”。)最终会从气道壁面等脱离,但只会不充分地气化。因此,如之前所述那样,即使在内燃机运转的开始时内燃机的温度低的情况下增大被吸入燃烧室的空气的量,然而从气道壁面等脱离的燃料在燃烧室中不燃烧而作为未燃燃料被从燃烧室排出的倾向强。
在此情况下,从燃烧室排出大量的未燃燃料,结果,所谓的排气排放的量会增大。因此,为了防止大量的未燃燃料从燃烧室排出,希望使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
本发明是为了应对上述的课题而完成的。也就是说,本发明的目的之一在于提供一种内燃机的控制装置,能够在内燃机运转的开始时使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
本发明的内燃机的控制装置(以下,称为“第1发明装置”。)具有:第1控制部(92),在内燃机(10)的运转即内燃机运转的开始后(图8的步骤810和图10的步骤1005中的“是”的判定),根据上述内燃机运转的状态来控制上述内燃机的进气门(32)的打开正时(Top)(步骤840和步骤1030的处理);以及控制上述第1控制部的工作的第2控制部(91)。
上述第1控制部构成为,在上述内燃机运转的开始时间点将上述进气门的打开正时控制为进气上止点以后的预定打开正时。
上述第2控制部构成为,取得总进气量相关值,该总进气量相关值是与总进气量(ΣGa)相关的值,所述总进气量(ΣGa)越大则所述总进气量相关值越大,所述总进气量(ΣGa)是在上述内燃机运转开始后被吸入上述内燃机的燃烧室(25)吸入的总的空气的量。
并且,上述第2控制部构成为,在上述内燃机运转的开始后(图7的步骤710中的“是”的判定)、至少到上述总进气量相关值达到阈值为止的期间(步骤750中的“否”的判定),禁止上述第1控制部使上述进气门的打开正时比上述预定打开正时提前(步骤780的处理、图8的步骤820中的“否”的判定、图10的步骤1015中的“否”的判定、步骤1040的处理)。
另一方面,上述第2控制部构成为,在上述内燃机运转的开始后(图7的步骤710中的“是”的判定)、上述总进气量相关值达到上述阈值的时间点(步骤750中的“是”的判定)及其之后,允许上述第1控制部使上述进气门的打开正时比上述预定打开正时提前(步骤760的处理、图8的步骤820中的“是”的判定、步骤840的处理、图10的步骤1015中的“是”的判定、步骤1030的处理)。
如之前所述那样,在内燃机运转的刚开始之后,附着于“进气道壁面和/或燃烧室的壁面(气道壁面等)”的燃料(壁面附着燃料)在从气道壁面等脱离时只会不充分气化的倾向很强。因此,该从气道壁面等脱离的燃料(以下,称为“壁面脱离燃料”。)在燃烧室中不充分燃烧而作为未燃燃料被从燃烧室排出的可能性大。因此,为了防止来自壁面脱离燃料从燃烧室排出的未燃燃料的量(以下,称为“未燃燃料排出量”。)的增大,希望使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
一般来说,在进气上止点以后,与进气门的打开正时为早正时时相比,在进气门的打开正时为晚正时时,流入燃烧室的空气的流速(以下,称为“进气流速”。)大。并且,与进气流速小时相比,进气流速大时,壁面附着燃料在从气道壁面等脱离时易于充分气化。
根据第1发明装置,在内燃机运转的开始后,到总进气量相关值达到阈值为止的期间,禁止进气门的打开正时比预定打开正时提前。因此,与进气门的打开正时比预定打开正时提前的情况相比,进气门的打开正时被维持为进气上止点以后的晚正时。结果,进气流速被维持为大流速。因此,能够使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
在第1发明装置中,上述第1控制部(92)可构成为,在预定的第1范围内控制上述进气门(32)的打开正时(Top)。在此情况下,上述预定的第1范围内的最晚正时(Top_rtd)是进气上止点以后的正时,上述第1控制部构成为,在上述内燃机运转的开始时间点将上述预定的第1范围内的最晚打开正时设定为上述预定打开正时并将上述进气门的打开正时控制为该预定打开正时(图10的步骤1040的处理)。
由此,在内燃机运转的开始后,到总进气量相关值达到阈值为止的期间,进气门的打开正时被维持为进气上止点以后的最晚打开正时。结果,进气流速变得更大。因此,能够使壁面附着燃料在更充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
在第1发明装置中,上述第1控制部(92)可构成为,在上述内燃机运转的开始后(图8的步骤810和图10的步骤1015中的“是”的判定),根据上述内燃机运转的状态来控制上述进气门(32)的关闭正时(Tcl)(步骤840和步骤1030的处理)。
在此情况下,上述第1控制部可构成为,在上述内燃机运转的开始时间点将上述进气门的关闭正时控制为进气下止点以后的预定关闭正时。
在此情况下,上述第2控制部可构成为,在上述内燃机运转的开始后(图7的步骤710中的“是”的判定)、至少到上述总进气量相关值达到上述阈值为止的期间(步骤750中的“否”的判定),禁止上述第1控制部使上述进气门的关闭正时比上述预定关闭正时提前(步骤780、图8的步骤820中的“否”的判定、图10的步骤1015中的“否”的判定、步骤1040的处理)。
并且,在此情况下,上述第2控制部可构成为,在上述内燃机运转的开始后(图7的步骤710中的“是”的判定)、上述总进气量相关值达到上述阈值的时间点(步骤750中的“是”的判定)及其之后,允许上述第1控制部使上述进气门的关闭正时比上述预定关闭正时提前(步骤760、图8的步骤820中的“是”的判定、步骤840的处理、图10的步骤1015中的“是”的判定、步骤1030的处理)。
在进气门的关闭正时为进气下止点以后的预定关闭正时的情况下,在向压缩上止点移动的活塞的作用下,空气从燃烧室向进气道返回。这样向进气道返回的空气(以下,称为“逆流空气”。)能够使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离,因逆流空气而从气道壁面等脱离的壁面附着燃料的量是逆流空气的量越多则越多。并且,在进气下止点以后,与进气门的关闭正时为早正时时相比,在进气门的关闭正时为晚正时时,逆流空气的量多。
根据第1发明装置,在内燃机运转的开始后,到总进气量相关值达到阈值为止的期间,禁止进气门的关闭正时比预定关闭正时提前。因此,与进气门的关闭正时比预定关闭正时提前的情况相比,进气门的关闭正时被维持为进气下止点以后的晚正时。结果,逆流空气的量被维持为大量。因此,能够使很多壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
在第1发明装置中,上述第1控制部(91)可构成为,在预定的第2范围内控制上述进气门(32)的关闭正时(Tcl)。在此情况下,上述预定的第2范围内的最晚正时(Tcl_rtd)是进气下止点以后的正时,上述第1控制部可构成为,在上述内燃机运转的开始时间点将上述预定的第2范围内的最晚关闭正时设定为上述预定关闭正时并将上述进气门的关闭正时控制为该预定关闭正时(图10的步骤1040的处理)。
由此,在内燃机运转的开始后、到总进气量相关值达到阈值为止的期间,进气门的关闭正时被维持为进气下止点以后的最晚关闭正时。结果,逆流空气的量变得更大。因此,能够使更多的壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
本发明的另一内燃机的控制装置(以下,称为“第2发明装置”。)构成为至少控制进气门的关闭正时。更具体地说,第2发明装置具有:第1控制部(92),在内燃机(10)的运转即内燃机运转的开始后(图8的步骤810和图10的步骤1015中的“是”的判定),根据上述内燃机运转的状态来控制上述内燃机的进气门(32)的关闭正时(Tcl)(步骤840和步骤1030的处理);以及控制上述第1控制部的工作的第2控制部(91)。
第2发明装置的上述第1控制部构成为,在上述内燃机运转的开始时间点将上述进气门的关闭正时控制为进气下止点以后的预定关闭正时。
第2发明装置的上述第2控制部构成为,取得总进气量相关值,该总进气量相关值是与总进气量(ΣGa)相关的值,上述总进气量越大则上述总进气量相关值越大,上述总进气量是在上述内燃机运转开始后被吸入上述内燃机的燃烧室的总的空气的量。
并且,第2发明装置的上述第2控制部构成为,在上述内燃机运转的开始后(图7的步骤710中的“是”的判定)、至少到上述总进气量相关值达到阈值为止的期间(图7的步骤750中的“否”的判定),禁止上述第1控制部使上述进气门的关闭正时比上述预定关闭正时提前(步骤780的处理、图8的步骤820中的“否”的判定、图10的步骤1015中的“否”的判定、步骤1040的处理)。
另一方面,第2发明装置的上述第2控制部构成为,在上述内燃机运转的开始后(图7的步骤710中的“是”的判定)、上述总进气量相关值达到上述阈值的时间点(步骤750中的“是”的判定)及其之后,允许上述第1控制部使上述进气门的关闭正时比上述预定关闭正时提前(步骤760、图8的步骤820中的“是”的判定、步骤840的处理、图10的步骤1015中的“是”的判定、步骤1030的处理)。
由此,在内燃机运转的开始后、到总进气量相关值达到阈值为止的期间,禁止使进气门的关闭正时比预定关闭正时提前。因此,基于与之前所述的理由同样的理由,能够使很多壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
而且,上述第2控制部可构成为,与在上述内燃机运转的开始时间点的上述内燃机的温度高时相比,在该温度低时将上述阈值设定为大值(图7的步骤730的处理)。
与内燃机的温度高时相比,在内燃机的温度低时燃料难以气化。根据本发明装置,与内燃机的温度高时相比,在内燃机的温度低时,用于判定是禁止进气门的打开正时的提前还是允许进气门的打开正时的提前的阈值大。因此,在禁止了进气门的打开正时的提前的期间,能够使壁面附着燃料充分气化。
而且,上述第2控制部可构成为,与在上述内燃机运转的开始时间点向上述内燃机的燃烧室供给的燃料的量少时相比,在该燃料的量多时将上述阈值设定为大值(图7的步骤730的处理)。
与向内燃机的燃烧室供给的燃料的量少时相比,在向内燃机的燃烧室供给的燃料的量多时,附着于气道壁面等的燃料的量多。根据本发明装置,与向内燃机的燃烧室供给的燃料的量少时相比,在向内燃机的燃烧室供给的燃料的量多时,用于判定是禁止进气门的打开正时的提前还是允许进气门的打开正时的提前的阈值大。因此,在禁止了进气门的打开正时的提前的期间,能够使壁面附着燃料充分气化。
在上述说明中,为了有助于发明的理解而对与实施方式相对应的发明的构成,以括号的形式添加了实施方式所采用的标号,但发明的各构成要素不限于由所述标号所规定的实施方式。本发明的其它目的、其它特征以及所附的优点将通过以下参照附图而叙述的对本发明的实施方式的说明而容易理解。
附图说明
图1是表示搭载了本发明的第1实施方式的控制装置(以下,称为“第1实施装置”。)所适用的车辆驱动装置的混合动力车辆的图。
图2是表示图1所示的内燃机的图。
图3是表示第1实施装置的控制部的图。
图4是表示利用气门正时改变机构的进气门的打开正时和关闭正时的改变范围的图。
图5是用于说明在要求了内燃机的运转的停止时第1实施装置所进行的控制的时序图。
图6是表示第1实施装置的控制部的混合动力ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图7是表示第1实施装置的控制部的混合动力ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图8是表示第1实施装置的控制部的发动机ECU的CPU所执行的例程的流程图。
图9是表示本发明的第2实施方式的控制装置(以下,称为“第2实施装置”。)的控制部的图。
图10是表示第2实施装置的控制部的混合动力ECU的CPU所执行的例程的流程图。
标号说明
10…内燃机、25…燃烧室、31…进气道、32…进气门、33…气门正时改变机构、33A…进气门驱动机构、39…燃料喷射阀、61…空气流量计、90…控制部。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式的内燃机的控制装置进行说明。本发明的第1实施方式的控制装置(以下,称为“第1实施装置”。)适用于搭载于图1所示的混合动力车辆100的内燃机10。
混合动力车辆100(以下,仅称为“车辆100”。)具有内燃机10、第1电动发电机110、第2电动发电机120、变换器130、蓄电池140、动力分配机构150和动力传递机构160作为车辆驱动装置。
动力分配机构150将从内燃机10(以下,称为“内燃机10”。)输出的转矩(以下,称为“内燃机转矩”。)按预定的比例(预定的分配特性)分配成“使动力分配机构150的输出轴151旋转的转矩”和“将第1电动发电机110(以下,称为“第1MG110”。)作为发电机来驱动的转矩”。
动力分配机构150由未图示的行星齿轮机构构成。行星齿轮机构具有分别未图示的太阳齿轮、小齿轮、小齿轮架和齿圈。
小齿轮架的旋转轴与内燃机10的输出轴10a相连,将内燃机转矩经由小齿轮而传递到太阳齿轮和齿圈。太阳齿轮的旋转轴与第1MG110的旋转轴111相连,将输入到太阳齿轮的内燃机转矩传递到第1MG110。当内燃机转矩从太阳齿轮传递到第1MG110时,第1MG110在该内燃机转矩的作用下旋转而生成电力。齿圈的旋转轴与动力分配机构150的输出轴151相连,输入到齿圈的内燃机转矩经由输出轴151而从动力分配机构150传递到动力传递机构160。
动力传递机构160与动力分配机构150的输出轴151和第2电动发电机120(以下,称为“第2MG120”。)的旋转轴121相连。动力传递机构160包括减速齿轮列161和差动齿轮162。
减速齿轮列161经由差动齿轮162而与车轮驱动轴180相连。因此,“从动力分配机构150的输出轴151输入到动力传递机构160的内燃机转矩”和“从第2MG120的旋转轴121输入到动力传递机构160的转矩”经由车轮驱动轴180而传递到作为驱动轮的左右的前轮190。动力分配机构150和动力传递机构160是公知的(例如参照日本特开2013-177026号公报等。)。此外,驱动轮也可以是左右的后轮,还可以是左右的前轮和后轮。
第1MG110和第2MG120分别是永磁体式同步电动机,与变换器130相连。
第1MG110主要作为发电机使用。第1MG110在内燃机10的运转(以下,称为“内燃机运转”。)开始时进行内燃机10的起转。而且,第1MG110为了使内燃机运转尽早停止而产生与内燃机10的旋转方向相反的方向的限制转矩。
第2MG120主要作为电动机使用,可产生使车辆100行驶的转矩。
如图3所示,第1实施装置的控制部90包括混合动力ECU91、发动机ECU92和电机ECU93。ECU是电子控制单元的简称,是具有包括CPU、ROM、RAM和接口等的微机作为主要构成零部件的电子控制电路。CPU通过执行存储于存储器(ROM)的指令(例程)来实现后述的各种功能。
混合动力ECU91、发动机ECU92和电机ECU93经由通信传感器系CAN(ControllerArea Network,控制器区域网络)94相互连接成可进行数据交换(可进行通信)。这些ECU91、92和93中的2个或所有也可以合并成1个ECU。
变换器130与电机ECU93相连。变换器130的工作由电机ECU93控制。电机ECU93根据来自混合动力ECU91的指令来控制变换器130的工作,从而控制第1MG110的工作和第2MG120的工作。
变换器130在使第1MG110作为电动机而工作的情况下,将从蓄电池140供给的直流电力变换成三相交流电力,并将该变换了的三相交流电力供给到第1MG110。另一方面,变换器130在使第2MG120作为电动机而工作的情况下,将从蓄电池140供给的直流电力变换成三相交流电力,并将该变换了的三相交流电力供给到第2MG120。
第1MG110在由车辆的行驶能量或内燃机转矩等外力而使其旋转轴111旋转了时,作为发电机工作而生成电力。变换器130在第1MG110作为发电机而工作的情况下,将第1MG110生成的三相交流电力变换成直流电力,并将该变换了的直流电力对蓄电池140充电。
在车辆的行驶能量作为外力经由驱动轮190、车轮驱动轴180、动力传递机构160和动力分配机构150而输入到第1MG110的情况下,能够由第1MG110将再生制动力(再生制动转矩)赋予驱动轮190。
第2MG120也同样地在由上述外力而使其旋转轴121旋转时,作为发电机工作而生成电力。变换器130在第2MG120作为发电机而工作的情况下,将第2MG120生成的三相交流电力变换成直流电力,并将该变换了的直流电力对蓄电池140充电。
在车辆的行驶能量作为外力经由驱动轮190、车轮驱动轴180和动力传递机构160而输入到第2MG120的情况下,能够由第2MG120将再生制动力(再生制动转矩)赋予驱动轮190。
蓄电池传感器103、第1旋转角传感器104和第2旋转角传感器105与电机ECU93相连。
蓄电池传感器103包括电流传感器、电压传感器和温度传感器。蓄电池传感器103的电流传感器检测“流入蓄电池140的电流”或“从蓄电池140流出的电流”,并将表示该电流的信号输出到电机ECU93。蓄电池传感器103的电压传感器检测出蓄电池140的电压,并将表示该电压的信号输出到电机ECU93。蓄电池传感器103的温度传感器检测蓄电池140的温度,并将表示该温度的信号发送给电机ECU93。
电机ECU93基于从电流传感器、电压传感器和温度传感器输出的信号,利用周知的方法取得充电到了蓄电池140的电力量SOC(以下,称为“蓄电池充电量SOC”。)。
第1旋转角传感器104检测第1MG110的旋转角,并将表示该旋转角的信号输出到电机ECU93。电机ECU93基于该信号而取得第1MG110的旋转速度NM1(以下,称为“第1MG旋转速度NM1”。)。
第2旋转角传感器105检测第2MG120的旋转角,并将表示该旋转角的信号输出到电机ECU90。电机ECU93基于该信号而取得第2MG120的旋转速度NM2(以下,称为“第2MG旋转速度NM2”。)。
如图2所示,内燃机10是多汽缸(在本例中为直列4汽缸)4循环活塞往复运动型火花点火式的汽油内燃机。但是,内燃机10也可以是多汽缸4循环活塞往复运动型压缩发火式的柴油内燃机。此外,图2仅示出了某1个汽缸的剖面,其余的汽缸也具有同样的构成。
内燃机10具有:汽缸体部20,包括汽缸体、汽缸体下箱和油盘等;固定于汽缸体部20的上部的汽缸盖部30;进气系统40;和排气系统50。而且,内燃机10具有燃料喷射阀39。
汽缸体部20具有汽缸21、活塞22、连杆23和曲轴24。活塞22在汽缸21内往复运动,活塞22的往复运动经由连杆23而传递到曲轴24,由此曲轴24旋转。由汽缸21、活塞22的头部和汽缸盖部30所包围的空间形成燃烧室25。
汽缸盖部30具有与燃烧室25相连通的2个进气道31(在图2中仅图示了1个)和分别开关各进气道31的2个进气门32(在图2中仅图示了1个)。而且,汽缸盖部30具有与燃烧室25相连通的2个排气道34(在图2中仅图示了1个)、分别开关各排气道34的2个排气门35(在图2中仅图示了1个)、以及驱动各排气门35的排气凸轮轴36。
此外,汽缸盖部30具有改变进气门32的打开正时Top的气门正时改变机构33。气门正时改变机构33构成为,利用工作油的压力来改变驱动进气门32的进气凸轮轴(省略图示)的旋转相位,从而改变进气门32的打开正时Top。该气门正时改变机构33的详细构成可参照例如日本特开2016-200135号公报。
此外,在本例中,气门正时改变机构33在工作油的压力Poil(以下,称为“液压Poil”。)为阈值液压Poil_th以上时能够将进气凸轮轴的旋转相位如所希望那样改变。用于改变进气凸轮轴的旋转相位的工作油由利用内燃机10的输出驱动的液压泵而被供给到气门正时改变机构33。因此,在内燃机10的运转停止了的情况下,液压泵的工作也停止,所以,不再向气门正时改变机构33供给工作油。在此情况下,进气门32的打开正时Top成为气门正时改变机构33能改变的进气门32的打开正时Top中最迟的打开正时Top_trd。
在本例中,在由气门正时改变机构33使进气门32的打开正时Top提前了预定曲轴角度ΔCA的情况下,进气门32的关闭正时Tcl也提前预定曲轴角度ΔCA。
如图4所示,气门正时改变机构33可将进气门32的打开正时Top在最提前的打开正时Top_adv(以下,称为“最提前打开正时Top_adv”。)和最迟后的打开正时Top_rtd(以下,称为“最迟后打开正时Top_rtd”。)之间的范围内改变。
在本例中,最提前打开正时Top_adv和最迟后打开正时Top_rtd都是比进气上止点靠迟后侧的正时。更具体地说,最提前打开正时Top_adv是进气上止点后的曲轴角5°,最迟后打开正时Top_rtd是进气上止点后的曲轴角25°。
在进气门32的打开正时Top被控制为最提前打开正时Top_adv的情况下,进气门32的关闭正时Tcl成为最提前的关闭正时Tcl_adv(以下,称为“最提前关闭正时Tcl_adv”。)。另一方面,在进气门32的打开正时Top被控制为最迟后打开正时Top_rtd的情况下,进气门32的关闭正时Tcl成为最迟后的关闭正时Tcl_rtd(以下,称为“最迟后关闭正时Tcl_rtd”。)。
在本例中,最提前关闭正时Tcl_adv和最迟后关闭正时Tcl_rtd都是比进气下止点靠迟后侧的正时。更具体地说,最提前关闭正时Tcl_adv是进气下止点后的曲轴角45°,最迟后打开正时Top_rtd是进气下止点后的曲轴角65°。
而且,汽缸盖部30具有在燃烧室25内产生点火用火花的点火装置37。点火装置37包括:火花塞37P、以及包括产生赋予火花塞37P的高电压的点火线圈的点火器37I。
燃料喷射阀39配置成向进气道31内喷射燃料。从未图示的燃料箱向燃料喷射阀39供给燃料。
进气系统40具有:包括分别与各汽缸的进气道31相连的进气歧管的进气管41、设置于进气管41的端部的空气滤清器42、在进气管41内且使进气开口面积可变的节气门43、以及用于驱动节气门43的执行器43a(以下,称为“节气门执行器43a”。)。进气道31和进气管41构成进气通路。
排气系统50具有分别与各汽缸的排气道34相连的排气歧管51、与排气歧管51相连的排气管52、以及配置于排气管52的三元催化剂53。排气道34、排气歧管51和排气管52构成排气通路。
三元催化剂53是担载由铂等贵金属构成的活性成分的三元催化剂装置(排气净化催化剂)。三元催化剂53在流入三元催化剂的气体的空燃比为理论空燃比时具有氧化烃(HC)和一氧化炭素(CO)等未燃成分的氧化能力并具有还原氮氧化物(NOx)的还原能力。
而且,三元催化剂53具有吸藏(贮藏)氧的氧吸藏能力,因该氧吸藏能力,即使空燃比从理论空燃比偏移,也能够净化未燃成分和NOx。该氧吸藏能力是由担载于三元催化剂53的氧化铈(CeO2)所带来的。
如图3所示,点火装置37、燃料喷射阀39和节气门执行器43a与发动机ECU92相连。如后所述,这些点火装置37、燃料喷射阀39和节气门执行器43a的工作由发动机ECU92来控制。
内燃机10具有空气流量计61、节气门位置传感器62、曲轴位置传感器63、水温传感器64、车速传感器65、温度传感器66、空燃比传感器67、空燃比传感器68和液压传感器69等传感器类。这些传感器类与发动机ECU92相连。
空气流量计61检测在进气管41内流动的吸入空气的质量流量(吸入空气流量)Ga,并将表示该质量流量Ga的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得质量流量Ga。
节气门位置传感器62检测节气门43的开度TA(以下,称为“节气门开度TA”。),并将表示该节气门开度TA的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得节气门开度TA。
曲轴位置传感器63每当曲轴24旋转预定角度时就将脉冲信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该脉冲信号等而取得内燃机的旋转速度NE(以下,称为“内燃机旋转速度NE”。)。
水温传感器64检测冷却内燃机10的冷却水的温度THW(以下,称为“水温THW”。),并将表示该水温THW的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得水温THW。
车速传感器65检测车辆100的速度V(以下,称为“车速V”。),并将表示该车速V的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得车速V。
温度传感器66配置于催化剂53。温度传感器66检测催化剂53的温度Tcat(以下,称为“催化剂温度Tcat”。),并将表示该催化剂温度Tcat的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得催化剂温度Tcat。
如图2所示,空燃比传感器67配置于催化剂53的上游侧的排气歧管51。空燃比传感器67检测从燃烧室25排出的排气的空燃比A/Fu,并将表示该空燃比A/Fu的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得从燃烧室25排出的排气的空燃比A/Fu。
空燃比传感器68配置于催化剂53的下游侧的排气管52。空燃比传感器68检测从催化剂53流出的排气的空燃比A/Fd,并将表示该空燃比A/Fd的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得从催化剂53流出的排气的空燃比A/Fd。
液压传感器69检测向气门正时改变机构33供给的工作油的压力Poil(以下,称为“液压Poil”。),并将表示该液压Poil的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得液压Poil。
而且,在发动机ECU92连接着加速器踏板操作量传感器70。加速器踏板操作量传感器70检测由车辆的驾驶员操作的加速器踏板71的操作量AP(以下,称为“加速器踏板操作量AP”。),并将表示该加速器踏板操作量AP的信号输出到发动机ECU92。发动机ECU92基于该信号而取得加速器踏板操作量AP。而且,发动机ECU92基于接收到的信号或取得的加速器踏板操作量AP而取得内燃机10的负载KL(以下,称为“内燃机负载KL”。)。
准备(ready)开关200与混合动力ECU91相连。在准备开关200被设定在接通位置时,准备开关200将高电平信号输出到混合动力ECU91。混合动力ECU91在接收到了高电平信号的情况下,判定为允许了车辆100的行驶。另一方面,在准备开关200被设定在断开位置时,准备开关200将低电平信号输出到混合动力ECU91。混合动力ECU91在接收到了低电平信号的情况下,判定为禁止了车辆100的行驶。
<<第1实施装置的工作的概要>>
接下来,对第1实施装置的工作的概要进行说明。第1实施装置如以下所述那样控制内燃机10、第1MG110和第2MG120的工作。
<混合动力控制>
接下来,对准备开关200被设定在了接通位置时第1实施装置所进行的“目标内燃机转矩TQeng_tgt、目标内燃机旋转速度NEtgt、目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt的设定等”进行说明。
目标内燃机转矩TQeng是从内燃机10输出的转矩TQeng的目标值。目标内燃机旋转速度NEtgt是内燃机10的旋转速度NE的目标值。目标第1MG转矩TQmg1_tgt是从第1MG110输出的转矩TQmg1的目标值。目标第2MG转矩TQmg2_tgt是从第2MG120输出的转矩TQmg2的目标值。
在准备开关200被设定了在接通位置的情况下、即允许了车辆100的行驶的情况下,第1实施装置的混合动力ECU91基于加速器踏板操作量AP和车速V而取得要求转矩TQreq。要求转矩TQreq是作为用于驱动驱动轮190而被赋予驱动轮190的驱动转矩而由驾驶员所要求的转矩。
混合动力ECU91通过要求转矩TQreq乘以第2MG旋转速度NM2而算出应输入驱动轮190的输出Pdrv(以下,称为“要求驱动输出Pdrv”。)。
混合动力ECU91基于蓄电池充电量SOC的目标值SOCtgt(以下,称为“目标充电量SOCtgt”。)与当前的蓄电池充电量SOC之差ΔSOC(=SOCtgt-SOC),而取得为了使蓄电池充电量SOC接近目标充电量SOCtgt而应被输入第1MG110的输出Pchg(以下,称为“要求充电输出Pchg”。)。
混合动力ECU91将要求驱动输出Pdrv和要求充电输出Pchg的合计值作为应从内燃机10输出的输出Peng_req(以下,称为“要求内燃机输出Peng_req”。)而算出。
混合动力ECU91判定要求内燃机输出Peng_req是否比“内燃机10的最佳动作输出的下限值Peng_min”小。内燃机10的最佳动作输出的下限值Peng_min(以下,称为“最小内燃机输出Peng_min”。)是内燃机10能够以预定的效率以上的效率运转的输出的最小值。最佳动作输出由“最佳内燃机转矩TQopt和最佳内燃机旋转速度NEopt”的组合来规定。
在要求内燃机输出Peng_req比最小内燃机输出Peng_min小的情况下,混合动力ECU91判定以下所述的条件C1至条件C3是否都成立。
条件C1:蓄电池充电量SOC为阈值充电量SOCth以上。
条件C2:不存在对车辆100的车厢内进行制热的要求。
条件C3:三元催化剂53的温度Tcat为阈值活性温度Tcat_th以上。
混合动力ECU91在上述的条件C1至条件C3都成立的情况下,判定为内燃机停止条件成立。另一方面,混合动力ECU91在上述的条件C1至条件C3的任意一个不成立的情况下,判定为内燃机运转条件成立。而且,混合动力ECU91在要求内燃机输出Peng为最小内燃机输出Peng_min以上的情况下,判定为内燃机运转条件成立。
<进行内燃机运转的情况>
混合动力ECU91在判定为内燃机运转条件成立的情况下,将用于从内燃机10输出要求内燃机输出Peng_req的输出的最佳内燃机转矩TQopt的目标值和最佳内燃机旋转速度NEopt的目标值分别设定为目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt。在此情况下,目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt分别被设定为比零大的值。
而且,混合动力ECU91基于目标内燃机旋转速度NEtgt和第2MG旋转速度NM2而算出目标第1MG旋转速度NM1tgt。并且,混合动力ECU91基于目标内燃机转矩TQeng_tgt、目标第1MG旋转速度NM1tgt、第1MG旋转速度NM1和“动力分配机构150的内燃机转矩的分配特性(以下,称为“转矩分配特性”。)”而算出目标第1MG转矩TQmg1_tgt。
此外,混合动力ECU91基于要求转矩TQreq、目标内燃机转矩TQeng_tgt和转矩分配特性而算出目标第2MG转矩TQmg2_tgt。
上述的“目标内燃机转矩TQeng_tgt、目标内燃机旋转速度NEtgt、目标第1MG转矩TQmg1_tgt、目标第1MG旋转速度NM1tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt”的算出方法是公知的(例如参照日本特开2013-177026号公报等。)。
混合动力ECU91将设定的目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据送出到发动机ECU92,并将算出的目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt的数据送出到电机ECU93。
发动机ECU92在从混合动力ECU91接收了目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据时,控制节气门43、燃料喷射阀39和点火装置37的工作以达成这些目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt。
此外,此时,发动机ECU92基于空燃比A/Fu和空燃比A/Fd来控制从燃料喷射阀39喷射的燃料的量以使形成于燃烧室25内的混合气的空燃比与理论空燃比一致。
电机ECU93在从混合动力ECU91接收了目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt的数据时,通过控制变换器130的工作以达成这些目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt,来控制第1MG110和第2MG120的工作。
在从内燃机运转开始起到经过一定的时间为止的期间,有时内燃机温度Teng低,在此情况下,燃料的气化不充分,所以,若将目标燃料喷射量Qtgt设定成使得混合气的空燃比为理论空燃比,则混合气的空燃比变得比理论空燃比稀,从而存在无法从内燃机10输出与要求内燃机输出Peng_req相当的输出、或产生不发火的可能性。
于是,发动机ECU92在从内燃机运转开始起到经过预定时间为止的期间,将目标燃料喷射量Qtgt设定成使得混合气的空燃比比理论空燃比浓。
<停止内燃机运转的情况>
另一方面,混合动力ECU91在判定为内燃机停止条件成立的情况下,将目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt分别设定为零。
而且,混合动力ECU91将目标第1MG转矩TQmg1_tgt设定为零,并基于第2MG旋转速度NM2而将为了将要求驱动输出Pdrv的输出输入到驱动轮190所需的第2MG转矩TQmg2设定为目标第2MG转矩TQmg2_tgt。
混合动力ECU91将目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据送出到发动机ECU92,将目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt送出到电机ECU93。
发动机ECU92在从混合动力ECU91接收了目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据时,控制节气门43、燃料喷射阀39和点火装置37的工作以达成这些目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt。此时,目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt分别为零,所以,发动机ECU92使来自燃料喷射阀39的燃料喷射和点火装置37的点火停止,并使节气门43的开度TA为零。
电机ECU93在从混合动力ECU91接收了目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt的数据时,通过控制变换器130的工作以达成这些目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt,来控制第1MG110和第2MG120的工作。
<进气门的打开正时>
接下来,对准备开关200被设定在了接通位置时第1实施装置所进行的目标打开正时Top_tgt的设定等进行说明。目标打开正时Top_tgt是进气门32的打开正时Top的目标值。
一般来说,在进行内燃机运转的情况下,作为被吸入燃烧室25的空气的量而所需的空气的量是:目标内燃机旋转速度NEtgt越大则越大,目标内燃机转矩TQeng_tgt越大则越大。
于是,发动机ECU92在内燃机运转条件成立的情况下(参照图5的时刻t50以前。),除了后述的内燃机运转的开始后的提前禁止期间,基于目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt而设定目标打开正时Top_tgt。并且,在此情况下,发动机ECU92,若目标内燃机旋转速度NEtgt越大,则越将目标打开正时Top_tgt设定为提前侧的正时(早正时),若目标内燃机转矩TQeng_tgt越大,则越将目标打开正时Top_tgt设定为提前侧的正时。
发动机ECU92控制气门正时改变机构33的工作以达成设定的目标打开正时Top_tgt。由此,在内燃机运转条件成立的期间,除了后述的提前禁止期间,进气门32的打开正时Top被控制为与目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt相应的打开正时Top。
此外,在内燃机停止条件成立后,不进行目标打开正时Top_tgt的设定,但在内燃机停止条件成立时(参照图5的时刻t50。),停止内燃机运转而导致液压Poil降低,所以,进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别成为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd(参照图5的时刻t51。)。
在内燃机运转的停止后,刚开始内燃机运转后,从内燃机温度Teng低、以及燃料喷射量增量成使得空燃比比理论空燃比浓等的原因来看,从燃料喷射阀39喷射的燃料难以气化。因此,喷射的燃料的一部分附着于进气道31的壁面和/或燃烧室25的壁面(以下,称为“气道壁面等”。)的可能性大。
这样附着于气道壁面等的燃料(以下,称为“壁面附着燃料”。)在从气道壁面等脱离时只会不充分气化的倾向很强。因此,壁面附着燃料在燃烧室25中不燃烧而作为未燃燃料被从燃烧室25排出的可能性大。为了防止来自壁面附着燃料并从燃烧室25排出的未燃燃料的量(以下,称为“未燃燃料排出量”。)的增大,希望使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
一般来说,在进气上止点以后,与进气门32的打开正时Top为早正时时相比,在进气门32的打开正时Top为晚正时时,流入燃烧室25的空气的流速(以下,称为“进气流速”。)大。并且,与进气流速小时相比,进气流速大时,壁面附着燃料在从气道壁面等脱离时易于充分气化。
此外,在进气门32的关闭正时Tcl为进气下止点以后的正时的情况下,在向压缩上止点移动的活塞22的作用下,空气从燃烧室25向进气道31返回。这样向进气道31返回的空气(以下,称为“逆流空气”。)能够使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离,因逆流空气而从气道壁面等脱离的壁面附着燃料的量是逆流空气的量越多则越多。并且,在进气下止点以后,与进气门32的关闭正时Tcl为早正时时相比,在进气门32的关闭正时Tcl为晚正时时,逆流空气的量多。
于是,混合动力ECU91在内燃机停止条件的成立后,在内燃机运转条件成立时内燃机温度Teng比阈值内燃机温度Teng_th低的冷条件成立的情况(参照图5的时刻t52。)下,开始取得总进气量ΣGa,在该总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止的期间(参照图5的从时刻t52起直到时刻t53为止的提前禁止期间。),禁止发动机ECU92实现的进气门32的打开正时Top的提前。由此,在内燃机运转条件的成立后到总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止的期间,进气门32的打开正时Top被维持为最迟后打开正时Top_rtd。上述阈值内燃机温度Teng_th是与内燃机10的暖机完成时的内燃机温度Teng相当的温度。因此,在内燃机温度Teng比阈值内燃机温度Teng_th低的情况下,内燃机10的暖机未完成,内燃机10为所谓的冷状态。
如之前所述那样,在进气上止点以后,与进气门32的打开正时Top为早正时时相比,在进气门32的打开正时Top为晚正时时,进气流速大。并且,与进气流速小时相比,进气流速大时,壁面附着燃料在从气道壁面等脱离时易于充分气化。
根据第1实施装置,在内燃机运转的开始后到总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止的期间,禁止进气门32的打开正时Top的提前。因此,与进气门32的打开正时Top提前的情况相比,进气门32的打开正时Top被维持为进气上止点以后的晚正时。结果,进气流速被维持为大流速。因此,能够使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
而且,逆流空气能够使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离,逆流空气的量越多,则由于逆流空气而从气道壁面等脱离的壁面附着燃料的量就越多。并且,在进气下止点以后,与进气门32的关闭正时Tcl为早正时时相比,在进气门32的关闭正时Tcl为晚正时时,逆流空气的量多。
根据第1实施装置,在内燃机运转的开始后到总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止的期间,禁止进气门32的关闭正时Tcl的提前。因此,与进气门32的关闭正时Tcl提前的情况相比,进气门32的关闭正时Tcl被维持为进气下止点以后的晚正时。结果,逆流空气的量被维持为大量。因此,能够使很多的壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
这样壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离,所以,能够防止未燃燃料排出量的增大。此外,从气道壁面等脱离的燃料在燃烧室25良好地燃烧,所以,能够防止燃料消耗率的增大。
因此,根据第1实施装置,不用追加新的零部件和/或新的控制就能够同时达成防止未燃燃料排出量的增大和防止燃料消耗率的增大。
在内燃机运转条件的成立时间点下的水温THW低的情况下,与该水温THW高的情况相比,从燃料喷射阀39喷射的燃料难以气化。换言之,在内燃机运转条件的成立时间点下的内燃机温度Teng低的情况下,与内燃机温度Teng高的情况相比,从燃料喷射阀39喷射的燃料难以气化。
而且,在内燃机运转条件的成立时间点下的燃料喷射量多的情况下,与该燃料喷射量少的情况相比,从燃料喷射阀39喷射的燃料难以气化。
于是,混合动力ECU91在内燃机运转条件的成立时间点(内燃机运转的开始时间点)下的水温THW(以下,称为“起动时水温THWst”。)低的情况下,与该起动时水温THWst高的情况相比,将阈值进气量ΣGath设定为大值。换言之,混合动力ECU91在内燃机运转条件的成立时间点下的内燃机温度Teng低的情况下,与内燃机温度Teng高的情况相比,将阈值进气量ΣGath设定为大值。
此外,混合动力ECU91在内燃机运转条件的成立时间点(内燃机运转的开始时间点)下的目标燃料喷射量Qtgt(以下,称为“起动时目标燃料喷射量Qtgt_st”。)大的情况下,与该起动时目标燃料喷射量Qtgt_st小的情况相比,将阈值进气量ΣGath设定为大值。
尤其是,混合动力ECU91构成为,起动时水温THWst越低则将阈值进气量ΣGath设定为越大的值,起动时目标燃料喷射量Qtgt_st越大则将阈值进气量ΣGath设定为越大的值。
此外,阈值进气量ΣGath至少被设定为未燃燃料放出量成为“任意地设定的容许量的上限值”以下的量所需的量。
在内燃机运转条件初次成立后,在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath时(参照图5的时刻t53。),混合动力ECU91允许发动机ECU92进行的进气门32的打开正时Top的提前。由此,发动机ECU92基于目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt而设定目标打开正时Top_tgt,并将气门正时改变机构33的工作控制成以达成设定的目标打开正时Top_tgt。因此,在内燃机运转条件的成立后,在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath后,进气门32的打开正时Top被控制为根据目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt的打开正时。
<<第1实施装置的具体的工作>>
接下来,对第1实施装置的具体的工作进行说明。第1实施装置的混合动力ECU91的CPU(以下,仅称为“CPU”。)每经过预定时间就执行图6的流程图所示的例程。
因此,在成为预定的正时时,CPU从图6的步骤600开始处理并前进到步骤605,判定内燃机运转条件是否成立。在内燃机运转条件成立的情况下,CPU在步骤605中判定为“是”,并依次进行以下所述的步骤610至步骤630的处理。然后,CPU前进到图6的步骤695,一度结束本例程。
步骤610:CPU将之前所述那样选择的最佳内燃机转矩TQopt和最佳内燃机旋转速度NEopt分别设定为目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt。
步骤620:CPU采用在步骤610中设定的目标内燃机转矩TQeng_tgt等而如之前所述那样算出目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt。
步骤630:CPU将在步骤610中设定的目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据送出到发动机ECU92,并将在步骤620中算出的目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt的数据送出到电机ECU93。
发动机ECU92在接收到目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据的情况下,基于接收到的数据来控制节气门43、燃料喷射阀39和点火装置37的工作以达成目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt。
另一方面,电机ECU93在接收到目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt的数据的情况下,基于接收到的数据来控制变换器130的工作以达成目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt,从而控制第1MG110和第2MG120的工作。
在CPU执行步骤605的处理的时间点下内燃机运转条件不成立的情况、即内燃机停止条件成立的情况下,CPU在步骤605中判定为“否”,并依次以下所述的步骤640至步骤660的处理。然后,CPU前进到步骤695,一度结束本例程。
步骤640:CPU将目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt分别设定为零。
步骤650:CPU将第1MG转矩TQmg1设定为零,并如之前所述那样算出目标第2MG转矩TQmg2_tgt。
步骤660:CPU将在步骤640中设定的目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据送出到发动机ECU92,并将在步骤650中设定的目标第1MG转矩TQmg1_tgt和在步骤650中算出的目标第2MG转矩TQmg2_tgt的数据送出到电机ECU93。
发动机ECU92在接收到目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt的数据的情况下,基于接收到的数据来控制节气门43、燃料喷射阀39和点火装置37的工作以达成目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt。此时,目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt分别为零,所以,燃料喷射阀39和点火装置37不工作,节气门43的开度被控制为零。
另一方面,电机ECU93在接收到目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt的数据的情况下,基于接收到的数据来控制变换器130的工作以达成目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt,从而控制第1MG110和第2MG120的工作。
而且,CPU每经过预定时间就执行图7的流程图所示的例程。因此,在成为预定的正时时,CPU从步骤700开始处理并前进到步骤710,判定内燃机运转条件是否成立。在内燃机运转条件成立的情况下,CPU在步骤710中判定为“是”并前进到步骤715,判定冷条件是否成立。
在冷条件成立的情况下,CPU在步骤715中判定为“是”并前进到步骤720,判定延时标识Xdly的值是否为“0”。
延时标识Xdly是表示当前时间点是否为内燃机运转条件成为非成立后(即内燃机停止条件成立后)、内燃机运转条件初次成立的时间点的标识,在其值为“0”的情况下,表示当前时间点是内燃机停止条件成立后、内燃机运转条件初次成立的时间点,在其值为“1”的情况下,表示当前时间点不是内燃机停止条件成立后、内燃机运转条件初次成立的时间点。延时标识Xdly的值在后述的步骤740中被设定为“1”,在后述的步骤770中被设定为“0”。
在内燃机运转的停止后、内燃机运转条件刚初次成立后,延时标识Xdly的值为“0”。因此,在此情况下,CPU在步骤720中判定为“是”,并依次进行以下所述的步骤730和步骤740的处理。然后,CPU前进到步骤750。
步骤730:CPU通过将起动时水温THWst和起动时目标燃料喷射量Qtgt_st适用于查找表MapΣGa(THWst,Qtgt_st)而取得阈值进气量ΣGath。根据表MapΣGa(THWst,Qtgt_st),起动时水温THWst越低,则预定时间Tth被取得为越大的值,起动时目标燃料喷射量Qtgt_st越大则预定时间Tth被取得为越大的值。
步骤740:CPU将延时标识Xdly的值设定为“1”。
在延时标识Xdly的值在步骤740中被设定为“1”后,在CPU前进到步骤720时,CPU在步骤720中判定为“否”并直接前进到步骤750。
CPU在前进到步骤750时,判定在内燃机运转的停止后从内燃机运转条件初次成立起被吸入燃烧室25的总的进气量ΣGa(总进气量ΣGa)是否为在步骤730中取得的阈值进气量ΣGath以上。
在当前时间点是内燃机运转的停止后、内燃机运转条件刚初次成立后的时间点的情况下,总进气量ΣGa比阈值进气量ΣGath小。因此,在此情况下,CPU在步骤750中判定为“否”,并进行以下所述的步骤780的处理。然后,CPU前进到步骤795,一度结束本例程。
步骤780:CPU将提前允许标识Xper的值设定为“0”。提前允许标识Xper在后述的图8的例程中的步骤820中被利用。
提前允许标识Xper是表示是否允许进气门32的打开正时Top的提前的标识,在其值为“0”的情况下,表示禁止进气门32的打开正时Top的提前,在其值为“1”的情况下,表示允许进气门32的打开正时Top的提前。
在总进气量ΣGa为阈值进气量ΣGath以上时,CPU在步骤750中判定为“是”,并进行以下所述的步骤760的处理。然后,CPU前进到步骤795,一度结束本例程。
步骤760:CPU将提前允许标识Xper的值设定为“1”。
在CPU执行步骤710的处理的时间点下内燃机运转条件不成立的情况、即内燃机停止条件成立的情况下,CPU在步骤710中判定为“否”,并依次进行以下所述的步骤770的处理和之前所述的步骤780的处理。然后,CPU前进到步骤795,一度结束本例程。
步骤770:CPU将延时标识Xdly的值设定为“0”。
而且,在CPU执行步骤715的处理的时间点下冷条件不成立的情况下,CPU在步骤715中判定为“否”,并依次进行之前所述的步骤770和步骤780的处理。然后,CPU前进到步骤795,一度结束本例程。
而且,第1实施装置的发动机ECU92的CPU(以下,仅称为“CPU”。)每经过预定时间就执行图8的流程图所示的例程。因此,在成为预定的正时时,CPU从步骤800开始处理并前进到步骤810,判定内燃机运转条件是否成立。在内燃机运转条件成立的情况下,CPU在步骤810中判定为“是”,并判定提前允许标识Xper的值是否为“1”。
在提前允许标识Xper的值为“1”的情况下,CPU在步骤820中判定为“是”并前进到步骤830,然后判定液压Poil是否为阈值液压Poil_th以上。阈值液压Poil_th被设定为能够使气门正时改变机构33工作的液压的下限值。
在液压Poil为阈值液压Poil_th以上的情况下,CPU在步骤830中判定为“是”,并依次进行以下所述的步骤840和步骤850的处理。然后,CPU前进到步骤895,一度结束本例程。
步骤840:CPU通过将目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt适用于查找表MapTop_tgt(NEtgt,TQeng_tgt)而取得(设定)目标打开正时Top_tgt。
步骤850:CPU控制气门正时改变机构33的工作以使得进气门32的打开正时Top成为在步骤840中取得的目标打开正时Top_tgt。由此,进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别被控制为根据内燃机旋转速度NE和内燃机负载KL的正时。
在CPU执行步骤820的处理的时间点下提前允许标识Xper的值为“0”的情况下、以及在CPU执行步骤830的处理的时间点下液压Poil比阈值液压Poil_th低的情况下,CPU在步骤820和步骤830中分别判定为“否”并直接前进到步骤895,一度结束本例程。在此情况下,进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl成为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd。
在CPU执行步骤8105的处理的时间点下内燃机运转条件不成立的情况、即内燃机停止条件成立的情况下,CPU在步骤810中判定为“否”并直接前进到步骤895,一度结束本例程。在此情况下,内燃机运转停止,所以,液压Poil降低,结果,进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl成为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd。
以上为第1实施装置的具体的工作。由此,在内燃机运转条件的成立时间点下冷条件成立的情况(在步骤710和步骤715中判定为“是”的情况)下,在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止的期间(在步骤750中判定为“是”为止的期间),进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别成为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd。因此,能够使很多的壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
<<第2实施方式>>
接下来,对本发明的第2实施方式的内燃机的控制装置进行说明。如图9所示,适用本发明的第2实施方式的控制装置(以下,称为“第2实施装置”。)的内燃机10的汽缸盖部30具有进气门驱动机构33A来代替适用第1实施装置的内燃机10的汽缸盖部30的气门正时改变机构33。
进气门驱动机构33A是利用电磁力来进行进气门32的打开和关闭的机构。进气门驱动机构33A能够独立地控制进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl。
进气门驱动机构33A在进气上止点以后的预定的正时(以下,称为“最迟后打开正时Top_rtd”。)与比其早的预定的正时(以下,称为“最提前打开正时Top_adv”。)之间的范围,控制进气门32的打开正时Top。
而且,进气门驱动机构33A在比最迟后打开正时Top_rtd晚的预定的正时(以下,称为“最迟后关闭正时Tcl_rtd”。)与比其早且比最提前打开正时Top_adv晚的预定的正时(以下,称为“最提前关闭正时Tcl_adv”。)之间的范围,控制进气门32的关闭正时Tcl。
进气门驱动机构33A与发动机ECU92相连。进气门驱动机构33A驱动进气门32以使得进气门32在如后述那样从混合动力ECU91送出的目标打开正时Top_tgt被打开。而且,进气门驱动机构33A驱动进气门32以使得进气门32在如后述那样从混合动力ECU91送出的目标关闭正时Tcl_tgt被关闭。
<<第2实施装置的工作的概要>>
接下来,对第2实施装置的工作的概要进行说明。第2实施装置的混合动力ECU91与第1实施装置同样地设定目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt并将这些数据送出到发动机ECU92,并且,设定目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt并将这些数据送出到电机ECU93。
第2实施装置的发动机ECU92与第1实施装置同样地,基于接收到的数据来控制节气门43、燃料喷射阀39和点火装置37的工作以达成目标内燃机转矩TQeng_tgt和目标内燃机旋转速度NEtgt。
另一方面,第2实施装置的电机ECU93与第1实施装置同样地,基于接收到的数据来控制第1MG110和第2MG120的工作以达成目标第1MG转矩TQmg1_tgt和目标第2MG转矩TQmg2_tgt。
而且,第2实施装置的混合动力ECU91与第1实施装置同样地,在内燃机停止条件的成立后,在内燃机运转条件成立时冷条件成立的情况下,在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止的期间,禁止发动机ECU92进行的进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl的提前。
在本例中,在内燃机运转条件成立的情况下,第2实施装置的混合动力ECU91将进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别设定为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后打开正时Tcl_rtd。因此,在内燃机运转条件的成立时间点下冷条件成立的情况下,在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止期间,进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别被维持为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd。
因此,根据第2实施装置,与第1实施装置同样地,能够使壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离,并且,能够使很多壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
而且,第2实施装置的混合动力ECU91也与第1实施装置同样地,在起动时水温THWst低的情况下,与该起动时水温THWst高的情况相比,将阈值进气量ΣGath设定为大值,在起动时目标燃料喷射量Qtgt_st大的情况下,与该起动时目标燃料喷射量Qtgt_st小的情况相比,将阈值进气量ΣGath设定为大值。
在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath时,第2实施装置的混合动力ECU91允许发动机ECU92进行的进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl的提前。
在此情况下,第2实施装置的发动机ECU92与第1实施装置同样地,基于目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt而设定目标打开正时Top_tgt和目标关闭正时Tcl_tgt。并且,第2实施装置的发动机ECU92控制进气门驱动机构33A的工作以达成设定的目标打开正时Top_tgt和目标关闭正时Tcl_tgt。
而且,在内燃机停止条件成立的情况下,第2实施装置的混合动力ECU91将进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别设定为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后打开正时Tcl_rtd。因此,在内燃机运转停止了的情况下,进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别被控制为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd。
<<第2实施装置的具体的工作>>
接下来,对第2实施装置的具体的工作进行说明。第2实施装置的混合动力ECU91的CPU(以下,仅称为“CPU”。)为了将目标内燃机转矩TQeng_tgt等数据发送到发动机ECU92等,每经过预定时间就执行之前所述的图6的流程图所示的例程。而且,CPU为了设定延时标识Xdly的值,每经过预定时间就执行之前所述的图7的流程图所示的例程。
而且,CPU每经过预定时间就执行图10的流程图所示的例程。因此,在成为预定的正时时,CPU从步骤1000开始处理并前进到步骤1005,判定内燃机运转条件是否成立。在内燃机运转条件成立的情况下,CPU在步骤1005中判定为“是”,并进行以下所述的步骤1010的处理。然后,CPU前进到步骤1015。
步骤1010:CPU将停止处理标识Xstop的值设定为“0”。停止处理标识Xstop在后述的步骤1050中被利用。
停止处理标识Xstop是表示在内燃机运转的停止时进行了将进气门32的打开正时Top控制为最迟后打开正时Top_rtd的处理(以下,称为“最迟后处理”。)后、内燃机运转停止的状态是否继续的标识。在停止处理标识Xstop的值为“0”的情况下,表示不继续内燃机运转停止的状态而正在进行内燃机运转,在停止处理标识Xstop的值为“1”的情况下,表示在内燃机运转的停止时进行了最迟后处理后、还在继续内燃机运转停止的状态。
CPU在前进到步骤1015时判定提前允许标识Xper的值是否为“1”。在提前允许标识Xper的值为“1”的情况下,CPU在步骤1015中判定为“是”,并依次进行以下所述的步骤1030和步骤1035的处理。然后,CPU前进到步骤1095,一度结束本例程。
步骤1030:CPU通过将目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt适用于查找表MapTop_tgt(NEtgt,TQeng_tgt)而取得(设定)目标打开正时Top_tgt。而且,CPU通过将目标内燃机旋转速度NEtgt和目标内燃机转矩TQeng_tgt适用于查找表MapTcl_tgt(NEtgt,TQeng_tgt)而取得(设定)目标关闭正时Tcl_tgt。
步骤1035:CPU将在步骤1030中取得的目标打开正时Top_tgt和目标关闭正时Tcl_tgt送出到进气门驱动机构33A。在此情况下,进气门驱动机构33A驱动进气门32以在接收到的目标打开正时Top_tgt打开进气门32并且在接收到的目标关闭正时Tcl_tgt关闭进气门32。由此,进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别被控制为根据内燃机旋转速度NE和内燃机负载KL的正时。
在CPU执行步骤1015的处理的时间点下提前允许标识Xper的值为“0”的情况下,CPU在步骤1015中判定为“否”,并依次进行以下所述的步骤1040和步骤1045的处理。然后,CPU前进到步骤1095,一度结束本例程。
步骤1040:CPU将最迟后打开正时Top_rtd设定为目标打开正时Top_tgt,并将最迟后关闭正时Tcl_rtd设定为目标关闭正时Tcl_tgt。
步骤1045:CPU将在步骤1040中设定的目标打开正时Top_tgt和目标关闭正时Tcl_tgt送出到进气门驱动机构33A。在此情况下,进气门驱动机构33A驱动进气门32以在接收到的目标打开正时Top_tgt(即最迟后打开正时Top_rtd)打开进气门32并且在接收到的目标关闭正时Tcl_tgt(最迟后关闭正时Tcl_rtd)关闭进气门32。
在CPU执行步骤1005的处理的时间点下内燃机运转条件不成立的情况、即内燃机停止条件成立的情况下,CPU在步骤1005中判定为“否”并前进到步骤1050,判定停止处理标识Xstop的值是否为“0”。
在内燃机停止条件刚成立后,停止处理标识Xstop的值为“0”。因此,在此情况下,CPU在步骤1050中判定为“是”,并依次进行以下所述的步骤1055至步骤1065的处理。然后,CPU前进到步骤1095,一度结束本例程。
步骤1055:CPU将最迟后打开正时Top_rtd设定为目标打开正时Top_tgt,并将最迟后关闭正时Tcl_rtd设定为目标关闭正时Tcl_tgt。
步骤1060:CPU将在步骤1055中设定的目标打开正时Top_tgt和目标关闭正时Tcl_tgt送出到进气门驱动机构33A。在此情况下,进气门驱动机构33A驱动进气门32以在接收到的目标打开正时Top_tgt(即最迟后打开正时Top_rtd)打开进气门32并且在接收到的目标关闭正时Tcl_tgt(即最迟后关闭正时Tcl_rtd)关闭进气门32。
步骤1065:CPU将停止处理标识Xstop的值设定为“1”。
CPU在步骤1065中将停止处理标识Xstop的值设定为“1”后,在步骤1050中判定为“否”。在此情况下,CPU直接前进到步骤1095,一度结束本例程。
以上为第2实施装置的具体的工作。由此,在内燃机运转条件的成立时间点下冷条件成立的情况(在步骤710和步骤715中判定为“是”的情况)下,在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath为止的期间(在步骤750中判定为“是”为止的期间),进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别成为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd(步骤1040的处理)。因此,能够使很多壁面附着燃料在充分气化了的状态下从气道壁面等脱离。
此外,本发明不限于上述实施方式,能够在本发明的范围内采用各种变形例。
例如,第1实施装置和第2实施装置在内燃机运转条件和冷条件双方成立的情况下禁止进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl的提前。但是,第1实施装置和第2实施装置可以构成为,不管冷条件是否成立,在内燃机运转条件成立的情况下禁止进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl的提前。
而且,第2实施装置在内燃机运转的开始时间点将进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别控制为最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd。但是,第2实施装置也可以构成为在内燃机运转的开始时间点将进气门32的打开正时Top和关闭正时Tcl分别控制为比最迟后打开正时Top_rtd和最迟后关闭正时Tcl_rtd提前了的正时。
而且,从内燃机运转的开始时间点经过的时间(以下,称为“内燃机起动后经过时间”。)越长,则总进气量ΣGa变得越大。因此,内燃机起动后经过时间是与总进气量ΣGa相关的值。于是,第1实施装置和第2实施装置可构成为使用内燃机起动后经过时间作为总进气量相关值。
而且,在总进气量ΣGa变大时,从内燃机运转开始起从燃料喷射阀39喷射的总的燃料喷射量(以下,称为“总燃料喷射量”。)也变大。因此,总燃料喷射量是与总进气量ΣGa相关的值。于是,第1实施装置和第2实施装置可构成为使用总燃料喷射量作为总进气量相关值。
而且,第1实施装置和第2实施装置可构成为在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath的时间点允许进气门32的打开正时Top的提前。但是,第1实施装置和第2实施装置也可以构成为在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath的时间点之后允许进气门32的打开正时Top的提前。因此,第1实施装置和第2实施装置只要构成为在总进气量ΣGa达到阈值进气量ΣGath时间点及其之后允许进气门32的打开正时Top的提前即可。
而且,气门正时改变机构33可构成为“最提前打开正时Top_adv与最迟后打开正时Top_rtd之间的曲轴角幅ΔTop”与“最提前关闭正时Tcl_adv与最迟后关闭正时Tcl_rtd之间的曲轴角幅ΔTcl”相等或不同。

Claims (7)

1.一种内燃机的控制装置,具有:
第1控制部,在内燃机的运转即内燃机运转的开始后,根据所述内燃机运转的状态来控制所述内燃机的进气门的打开正时;以及
控制所述第1控制部的工作的第2控制部;
其特征在于,
所述第1控制部构成为,在所述内燃机运转的开始时间点将所述进气门的打开正时控制为进气上止点之后的预定打开正时;
所述第2控制部构成为,
取得总进气量相关值,该总进气量相关值是与总进气量相关的值,若所述总进气量变大则所述总进气量相关值变大,所述总进气量是在所述内燃机运转开始后被吸入所述内燃机的燃烧室的总的空气的量;
在所述内燃机运转的开始后、至少到所述总进气量相关值达到阈值为止的期间,禁止所述第1控制部使所述进气门的打开正时比所述预定打开正时提前;
在所述内燃机运转的开始后、所述总进气量相关值达到所述阈值的时间点及其之后,允许所述第1控制部使所述进气门的打开正时比所述预定打开正时提前。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置,
所述第1控制部构成为,在预定的第1范围内控制所述进气门的打开正时;
所述预定的第1范围内的最晚正时是进气上止点之后的正时;
所述第1控制部构成为,在所述内燃机运转的开始时间点将所述预定的第1范围内的最晚正时设定为所述预定打开正时并将所述进气门的打开正时控制为该预定打开正时。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置,
所述第1控制部构成为,
在所述内燃机运转的开始后,根据所述内燃机运转的状态来控制所述进气门的关闭正时,
在所述内燃机运转的开始时间点将所述进气门的关闭正时控制为进气下止点之后的预定关闭正时;
所述第2控制部构成为,
在所述内燃机运转的开始后、至少到所述总进气量相关值达到所述阈值为止的期间,禁止所述第1控制部使所述进气门的关闭正时比所述预定关闭正时提前,
在所述内燃机运转的开始后、所述总进气量相关值达到所述阈值的时间点及其之后,允许所述第1控制部使所述进气门的关闭正时比所述预定关闭正时提前。
4.如权利要求3所述的内燃机的控制装置,
所述第1控制部构成为,在预定的第2范围内控制所述进气门的关闭正时;
所述预定的第2范围内的最晚正时是进气下止点之后的正时;
所述第1控制部构成为,在所述内燃机运转的开始时间点将所述预定的第2范围内的最晚正时设定为所述预定关闭正时并将所述进气门的关闭正时控制为该预定关闭正时。
5.一种内燃机的控制装置,具有:
第1控制部,在内燃机的运转即内燃机运转的开始后,根据所述内燃机运转的状态来控制所述内燃机的进气门的关闭正时;以及
控制所述第1控制部的工作的第2控制部;
其特征在于,
所述第1控制部构成为,在所述内燃机运转的开始时间点将所述进气门的关闭正时控制为进气下止点之后的预定关闭正时;
所述第2控制部构成为,
取得总进气量相关值,该总进气量相关值是与总进气量相关的值,若所述总进气量变大则所述总进气量相关值变大,所述总进气量是在所述内燃机运转开始后被吸入所述内燃机的燃烧室的总的空气的量;
在所述内燃机运转的开始后、至少到所述总进气量相关值达到阈值为止的期间,禁止所述第1控制部使所述进气门的关闭正时比所述预定关闭正时提前;
在所述内燃机运转的开始后、所述总进气量相关值达到所述阈值的时间点及其之后,允许所述第1控制部使所述进气门的关闭正时比所述预定关闭正时提前。
6.如权利要求1至5中任一项所述的内燃机的控制装置,
所述第2控制部构成为,与在所述内燃机运转的开始时间点的所述内燃机的温度高时相比,在该温度低时,将所述阈值设定为大值。
7.如权利要求1至6中任一项所述的内燃机的控制装置,
所述第2控制部构成为,与在所述内燃机运转的开始时间点向所述内燃机的燃烧室供给的燃料的量少时相比,在该燃料的量多时,将所述阈值设定为大值。
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