CN111749797B - 混合动力车辆及控制混合动力车辆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混合动力车辆及控制混合动力车辆的方法。车辆(1)包括：发动机(10)，该发动机包括增压进气装置(15)；爆震传感器(808)和曲柄角度传感器(809)，它们检测LSPI的发生；电池(70)，该电池将电力供给到第二电动发电机(22)；和ECU(100)。当检测到LSPI发生时，与当未检测到发生了LSPI时相比，ECU(100)更多地限制最大扭矩，以防止发动机运行点被包括在LSPI区域中，其中，该最大扭矩能够由具有增压进气装置(15)的发动机(10)输出，并且当随着对最大扭矩的限制发动机(10)的输出变得不足时，发动机(10)利用从电池(70)供给的电力来补偿不足的输出量。

Description

混合动力车辆及控制混合动力车辆的方法
本非临时申请基于2019年3月29日向日本专利局提交的日本专利申请第2019-066624号，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及一种混合动力车辆及一种控制该混合动力车辆的方法，并且更具体地，涉及包括具有增压进气装置的内燃机的混合动力车辆以及控制该混合动力车辆的方法。
背景技术
近年来，具有增压进气装置的内燃机的引入已经取得进展。通过增压进气装置在低旋转区域中增大扭矩可以在保持相等功率的同时减小排量，从而改善车辆的燃料消耗。例如，在日本专利特开第2015-58924号中公开的混合动力车辆包括具有涡轮增压进气装置的内燃机和电动发电机。
发明内容
零星的异常燃烧(称为低速早燃(LSPI))是已知的。例如，在LSPI中，从缸壁表面飞散到燃烧室中的油滴、通过燃烧而从缸壁表面剥离的沉积物或从缸壁剥离并流入到燃烧室的进气口中的沉积物被用作点火源，并在通过火花塞将空气-燃料混合物点火之前引起点火。LSPI会引起扭矩波动和奇怪的声音，这可能会使车辆的舒适度恶化。而且，LSPI的反复出现可能导致内燃机的进一步劣化。LSPI尤其可能在在低旋转、高负载区域中发生。因此，当在具有增压进气装置的内燃机的低旋转区域中增大输出扭矩时，可能发生LSPI。
已知向燃料中添加辛烷值增强剂会增大燃料的辛烷值，从而导致令人满意的燃料抗爆震性。另一方面，当将增大辛烷值所需量的辛烷值增强剂添加到燃料中时，燃料的蒸馏曲线改变，这可能会升高燃料的最高蒸馏温度。在更高的最高蒸馏温度下，产生的烃类排气的量增大，使得LSPI可能更可能发生(参见日本国家专利特开第2019-504920号)。日本专利特开第2015-58924号没有特别描述与燃料的这种性质(存在或不存在添加的辛烷值增强剂)相关联的问题的研究。
已经做出本公开以解决这样的问题，并且本公开的目的是根据在包括具有增压进气装置的内燃机的混合动力车辆中燃料的性质来抑制LSPI的过度发生。
(1)根据本公开的一个方面的混合动力车辆包括：发动机，该发动机包括增压进气装置，并且用作混合动力车辆的动力源；传感器，该传感器检测在发动机中的低速早燃的发生；旋转电机，该旋转电机用作混合动力车辆的动力源；蓄电装置，该蓄电装置将电力供给到旋转电机；以及控制器，该控制器控制发动机和旋转电机。当检测到低速早燃的发生时，与当未检测到低速早燃的发生时相比，控制器更多地限制最大扭矩，以防止发动机的运行点移入(被包括在内)预定区域中。预定区域是低速早燃可能发生的具有低旋转及高负载的区域。当随着对最大扭矩的限制发动机的输出变得不足时，控制器利用从蓄电装置供给的电力来补偿不足的输出量，其中，最大扭矩能够由具有增压进气装置的发动机输出。
(2)当检测到低速早燃的发生时，与当未检测到低速早燃的发生时相比，控制器将能够从蓄电装置供给到旋转电机的电力的控制上限设定为更高。
(3)当满足第一条件和第二条件中的至少一个条件时，控制器确定检测到低速早燃的发生。第一条件是从上次加燃料以来检测到低速早燃的次数已经超过预定次数的条件。第二条件是在预定时间段中检测到低速早燃的频率已经超过预定频率的条件。
(4)在根据本公开的另一方面的控制混合动力车辆的方法中，混合动力车辆包括：发动机，该发动机包括增压进气装置；旋转电机；以及蓄电装置，所述蓄电装置将电力供给到旋转电机。该方法包括第一步骤和第二步骤。第一步骤是检测发动机中的低速早燃的发生的步骤。第二步骤是当检测到低速早燃时，与当未检测到低速早燃时相比，更多地限制最大扭矩，使得发动机的运行点不移入预定区域中的步骤。预定区域是低速早燃可能发生的具有低旋转及高负载的区域。具有增压进气装置的发动机能够输出最大扭矩。第二步骤(限制)包括：当随着对最大扭矩的限制发动机的输出变得不足时，利用从蓄电装置供给的电力来补偿不足的输出量。
当在混合动力车辆中检测到LSPI的发生时，燃料可以是高锰燃料，这将在下面详细描述。当在高锰燃料的使用期间发动机的运行点移入已经发生LSPI的区域(以下将描述的LSPI区域)中时，将进一步增大发生LSPI的可能性。因此，在上述(1)至(4)的构造中，当检测到LSPI的发生时，与其它情况(正常状态)相比，更多地限制可由发动机输出的最大扭矩。具体地，设定低于正常状态的最大扭矩线，以便不包括LSPI区域。作为结果，控制发动机，使得从发动机输出的扭矩不超过最大扭矩线，从而避免了发动机的运行点移入LSPI区域中。因此，上述(1)至(4)的构造可以抑制LSPI的过度发生。
当结合附图时，根据本公开的以下详细描述，本公开的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1示出了根据本公开的实施例的混合动力车辆的总体构造。
图2示出了发动机的示例构造。
图3示出了车辆的控制系统的示例构造。
图4是用于说明使用发动机转速和发动机扭矩的坐标平面的发动机的示例性运行的图。
图5是用于说明本实施例中的最大扭矩确定处理的图。
图6是用于说明本实施例中的放电电力上限的计算处理的图。
图7是示出本实施例中的示例最大扭矩确定处理的流程图。
图8是示出本实施例中的示例性协同控制的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本实施例。在附图中，相同或对应的元件将由相同的附图标记表示，其描述将不再重复。
[实施例]
<混合动力车辆的构造>
图1示出了根据本公开的实施例的混合动力车辆的总体构造。参照图1，车辆1是混合动力车辆，并且包括发动机10、第一电动发电机21、第二电动发电机22、行星齿轮机构30、驱动装置40、驱动轮50、电力控制单元(PCU)60、电池70和电子控制单元(ECU)100。
发动机10是内燃机，例如汽油发动机。发动机10根据来自ECU 100的控制信号产生用于使车辆1行驶的动力。
第一电动发电机21和第二电动发电机22中的每个电动发电机都是永磁同步马达或感应马达。第一电动发电机21和第二电动发电机22分别具有转子轴211和221。
第一电动发电机21在发动机10启动时使用电池70的电力来使发动机10的曲轴(未示出)旋转。第一电动发电机21也可以使用发动机10的动力来发电。由第一电动发电机21产生的交流(AC)电力通过PCU 60被变换成直流(DC)电力，电池70由该直流电力充电。由第一电动发电机21产生的交流电力也可以供给到第二电动发电机22。
第二电动发电机22使用来自电池70的电力和由第一电动发电机21产生的电力中的至少一种电力来使驱动轴46和47(将在下面描述)旋转。第二电动发电机22也可以通过再生制动来产生电力。由第二电动发电机22产生的交流电力通过PCU 60被变换成直流电力，电池70由该直流电力充电。第二电动发电机22对应于根据本公开的“旋转电机”。
行星齿轮机构30是单小齿轮行星齿轮机构，并且被布置在与发动机10的输出轴101同轴的轴线Cnt上。行星齿轮机构30传递从发动机10输出的扭矩，同时将该扭矩分给第一电动发电机21和输出齿轮31。行星齿轮机构30包括太阳齿轮S、齿圈R、小齿轮P和行星齿轮架C。
齿圈R与太阳齿轮S同轴布置。小齿轮P与太阳齿轮S和齿圈R啮合。行星齿轮架C以可自转且可公转的方式保持小齿轮P。发动机10和第一电动发电机21中的每个通过在它们之间的行星齿轮机构30被机械地联接到驱动轮50。发动机10的输出轴101被联接到行星齿轮架C。第一电动发电机21的转子轴211被联接到太阳齿轮S。齿圈R被联接到输出齿轮31。
在行星齿轮机构30中，行星齿轮架C用作输入元件，齿圈R用作输出元件，并且太阳齿轮S用作反作用力元件。行星齿轮架C接收来自发动机10的扭矩输出。行星齿轮机构30将来自发动机10的扭矩输出传递到输出轴101，同时将该扭矩分给太阳齿轮S(以及第一电动发电机21)和齿圈R(以及输出齿轮31)。由第一电动发电机21产生的反作用扭矩作用在太阳齿轮S上。齿圈R将扭矩输出到输出齿轮31。
驱动装置40包括从动齿轮41、中间轴42、驱动齿轮43和差动齿轮44。差动齿轮44对应于最终减速齿轮并具有齿圈45。驱动装置40还包括驱动轴46和47，油泵48和电动油泵49。
从动齿轮41与被联接到行星齿轮机构30的齿圈R的输出齿轮31啮合。从动齿轮41还与被附接到第二电动发电机22的转子轴221的驱动齿轮222啮合。中间轴42被联接到从动齿轮41并且与轴线Cnt平行布置。驱动齿轮43被附接到中间轴42并且与差动齿轮44的齿圈45啮合。在具有上述构造的驱动装置40中，操作从动齿轮41以将从第二电动发电机22输出到转子轴221的扭矩与从被包括在行星齿轮机构30中的齿圈R输出到齿轮31的扭矩组合。合成的驱动扭矩通过从差动器齿轮44横向延伸的驱动轴46和47被传递到驱动轮50。
油泵48例如是机械油泵。油泵48与发动机10的输出轴101同轴设置，并由发动机10驱动。油泵48在发动机10运行的同时将润滑剂供给至行星齿轮机构30、第一电动发电机21、第二电动发电机22和差动齿轮44。
电动油泵49由从电池70或未示出的另一车载电池(例如，辅助电池)供给的电力驱动。当发动机10静止时，电动油泵49将润滑剂供给至行星齿轮机构30、第一电动发电机21、第二电动发电机22和差动齿轮44。
PCU 60响应于来自ECU 100的控制信号，将存储在电池70中的直流电力变换为交流电力，并且将该交流电力供给到第一电动发电机21和第二电动发电机22。PCU 60还将由第一电动发电机21和第二电动发电机22产生的交流电力变换为直流电力，并且将该直流电力供给到电池70。PCU 60包括第一逆变器61、第二逆变器62和变换器63。
第一逆变器61响应于来自ECU 100的控制信号而将直流电压变换为交流电压并驱动第一电动发电机21。第二逆变器62响应于来自ECU 100的控制信号而将直流电压变换为交流电压并驱动第二电动发电机22。变换器63响应来自ECU 100的控制信号而将从电池70供给的电压升压并将该电压供给到第一逆变器61和第二逆变器62。变换器63还响应来自ECU 100的控制信号而将来自第一逆变器61和第二逆变器62中的一者或两者的直流电压降压并对电池70充电。
电池70包括二次电池，例如锂离子二次电池或镍氢电池。电池可以是电容器，例如双电层电容器。电池70对应于根据本公开的“蓄电装置”。
ECU 100例如由中央处理单元(CPU，可以简称为处理器)、存储器(诸如只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM))、I/O端口和计数器组成，上述部件均未显示。CPU执行控制程序。存储器例如存储各种控制程序和映射图。I/O端口控制各种信号的发送和接收。计数器计时。ECU 100基于从每个传感器(下文描述)输入的信号以及存储在存储器中的控制程序和映射图来输出控制信号并控制各种装置，使得车辆1进入期望的状态。由ECU 100进行的主控制(或处理)的示例包括判定能够从发动机10输出的最大扭矩的“最大扭矩判定处理”以及对发动机10、第一电动发电机21和第二发动机22的协同控制的“协同控制”。下面将详细描述这种控制。
<发动机的构造>
图2示出了发动机10的示例性构造。参照图2，发动机10是例如直列四缸火花点火内燃机。发动机10包括发动机主体11。发动机主体11包括四个缸111至114。四个缸111至114在相同方向上对准。由于缸111至114具有相同的构造，因此以下将代表性地描述缸111的构造。
缸111设置有两个进气门121、两个排气门122、喷射器123和火花塞124。缸111与进气通路13和排气通路14相连接。进气通路13由进气门121打开和关闭。排气通路14由排气门122打开和关闭。燃料(例如汽油)被添加到通过进气通路13供给到发动机主体11的空气中，从而产生了空气和燃料的空气-燃料混合物。通过喷射器123将燃料喷射到缸111中，因此在缸111中产生空气-燃料混合物。然后，火花塞124点燃缸111中的空气-燃料混合物。因此，空气-燃料混合物在缸111中燃烧。通过缸111中的空气-燃料混合物的燃烧产生的燃烧能量被缸111内的活塞(未示出)转换成动能，并输出到输出轴101(见图1)。
LSPI可能在进行缸内喷射的发动机中发生。从缸内喷射阀(喷射器123)喷射的燃料在蒸发之前很容易与缸壁表面上的油混合，这加速了油的燃料稀释。随着油的燃料稀释的进行，形成在缸的壁表面上的油膜的表面张力降低，并且因此，油膜变成油滴，其易于在燃烧室中飞散。然而，这种现象不仅适用于仅包括缸内喷射阀的发动机，而且还适用于包括缸内喷射阀和进气口喷射阀的内燃机。因此，发动机10的燃料供给系统不限于缸内喷射并且可以是一起使用的缸内喷射和进气口喷射。
发动机10还包括涡轮增压进气装置15。增压进气装置15使用排气的能量来对吸入的空气进行增压。增压进气装置15包括压缩机151、涡轮152和轴153。
增压进气装置15使用排气能量使涡轮152和压缩机151旋转，从而对吸入的空气进行增压(即，增大吸入到发动机主体11中的空气的密度)。更具体地，压缩机151被设置在进气通路13中，并且涡轮152被设置在排气通路14中。压缩机151和涡轮152通过在它们之间的轴153彼此联接以一起旋转。涡轮152通过从发动机主体11排出的排气流而旋转。涡轮152的旋转力通过轴153传递到压缩机151，以使压缩机151旋转。压缩机151的旋转对流向发动机主体11的进气进行压缩，并且压缩的空气被供给到发动机主体11。
在进气通路13中的压缩机151的上游，设置有空气流量计131。在进气通路13中的压缩机151的下游，设置有中冷器132。在进气通路13中的中冷器132的下游，设置有节气门(进气节气门)133。因此，流入到进气通路13中的空气依次通过空气流量计131、压缩机151、中冷器132和节气门133被供给到发动机主体11的每个缸111至114。
空气流量计131输出与流经进气通路13的空气的流量相对应的信号。中冷器132冷却由压缩机151压缩的进气。节气门133可以调节流经进气通路13的进气的流量。
在排气通路14中的涡轮机152的下游，设置有启动催化剂转换器141和后处理装置142。此外，排气通路14设置有废气旁通阀(WGV)装置16。WGV装置16可以使从发动机主体11排出的排气流动同时转向绕过涡轮152，并且调节要转向的排气的量。WGV装置16包括旁路通路161、WGV 162和WGV致动器163。
旁通通路161被连接到排气通路14，并且使排气流动同时转向绕过涡轮152。具体而言，旁通通路161在排气通路14中从涡轮152的上游的一部分(例如，在发动机主体11与涡轮152之间)分支，并在排气通路14中在涡轮152的下游的一部分(例如，在涡轮152与启动催化剂转换器141之间)会合。
WGV 162被设置在旁通通路161中。WGV 162可以根据该WGV 162的开度调节从发动机主体11引导到旁通通路161的排气流量。当WGV 162被较大程度地关闭时，从发动机主体11引导到旁通通路161的排气的流量减小，而流入到涡轮152中的排气的流量增大，导致吸入的空气的压力较高(即，增大压力)。
WGV 162是由WGV致动器163驱动的负压阀。WGV致动器163包括负压驱动隔膜163a、负压调节阀163b和负压泵163c。
隔膜163a被联接到WGV 162。WGV 162由引入到隔膜163a中的负压驱动。在本实施例中，WGV 162是常闭阀，并且当较高的负压作用在隔膜163a上时，WGV 162的开度增大。
负压调节阀163b可以调节作用在隔膜163a上的负压的大小。负压调节阀163b的较大的开度导致作用在隔膜163a上的较高的负压。负压调节阀163b可以是例如双位置电磁阀，该双位置电磁阀可以可选择地选择为完全打开或完全关闭。
负压泵163c在压力调节阀163b在负压泵163c和隔膜163a之间的情况下被连接到隔膜163a。负压泵163c是由发动机10驱动的机械泵(例如，叶片型机械泵)。负压泵163c利用向发动机10的输出轴101(见图1)输出的动力来产生负压。负压泵163c在发动机10运行时被激活，并且当发动机10停止时，负压泵163c也停止。注意，WGV 162不必是隔膜负压类型的阀，而可以是由电动致动器驱动的阀。
从发动机主体11排出的排气经过涡轮152和WGV 162中的任何一个。启动催化剂转换器141和后处理装置142中的每个均包括例如三效催化剂，并去除排气中的有害物质。更具体地，由于启动催化剂转化器141被设置在排气通路14的上游部分处(靠近燃烧室的部分)，因此启动催化剂转化器141的温度在发动机10启动后的短时间内升高至激活温度。位于下游的后处理装置142净化未由启动催化剂转换器141净化的HC、CO和NOx。
发动机10设置有排气再循环(EGR)装置17。EGR装置17使排气流入到进气通路13中。EGR装置17包括EGR通路171、EGR阀172和EGR冷却器173。
EGR通路171将排气通路14中的启动催化剂转换器141与后处理装置142之间的部分与进气通路13中的压缩机151与空气流量计131之间的部分彼此连接。EGR通路171从排气通路14中取出一部分排气作为EGR气体，并将该EGR气体引导到进气通路13。EGR阀172可以调节流过EGR通路171的EGR气体的流量。EGR冷却器173冷却流过EGR通路171的EGR气体。
<控制系统的构造>
图3示出了车辆1的控制系统的示例构造。参照图3，车辆1包括车速传感器801、加速器位置传感器802、第一电动发电机转速传感器803、第二电动发电机转速传感器804、发动机转速传感器805、涡轮转速传感器806、增压压力传感器807、爆震传感器808、曲柄角度传感器809、燃烧压力传感器810、电池传感器811、电动发电机温度传感器812、逆变器温度传感器813和涡轮温度传感器814。ECU 100包括HV-ECU 110、MG-ECU 120和发动机ECU 130。
车速传感器801检测车辆1的速度。加速器位置传感器802检测加速器踏板的下压量。第一电动发电机转速传感器803检测第一电动发电机21的转速。第二电动发电机转速传感器804检测第二电动发电机22的转速。发动机转速传感器805检测发动机10的输出轴101的转速。涡轮转速传感器806检测增压进气装置15的涡轮152的转速。增压压力传感器807检测增压进气装置15的增压压力(压缩机151下游的压力)。爆震传感器808检测在发动机10中的爆震(发动机主体11的振动)的发生。曲柄角度传感器809检测发动机10的曲轴(未示出)的旋转角度。燃烧压力传感器810检测燃烧室(未示出)中的压力(燃烧压力)。电池传感器811检测电池70两端的电压，供给到电池70和从电池70输出的电流以及电池70的温度。电动发电机温度传感器812检测第一电动发电机21和第二电动发电机22的温度(例如，与第一电动发电机21和第二电动发电机22的线圈或磁铁相关的温度)。逆变器温度传感器813检测第一逆变器61和第二逆变器62的温度(例如，与开关元件有关的温度)。涡轮温度传感器814检测涡轮152的温度。每个传感器向HV-ECU 110输出表示检测结果的信号。
HV-ECU 110协同控制发动机10、第一电动发电机21和第二电动发电机22(协同控制)。首先，HV-ECU 110根据例如加速器位置和车速来确定要求的驱动力，并且根据要求的驱动力来计算发动机10的要求功率。HV-ECU 110根据发动机10的要求功率来确定发动机运行点(发动机转速Ne和发动机扭矩Te的组合)，在该发动机运行点处，例如获得发动机10的最小燃料消耗。HV-ECU 110然后输出各种指令，使得发动机10在发动机运行点处运行。具体地，HV-ECU 110向MG-ECU 120输出用于指示要由第一电动发电机21产生的扭矩Tg的指令(Tg指令)以及用于指示要由第二电动发电机22产生的扭矩Tm的指令(Tm指令)。HV-ECU 110还向发动机ECU 130输出用于指示要由发动机10产生的功率Pe(发动机功率)的指令(Pe指令)。
MG-ECU 120基于来自HV-ECU 110的指令(Tg指令和Tm指令)产生用于驱动第一电动发电机21和第二电动发电机22的信号，并将该信号输出到PCU 60。发动机ECU 130基于来自HV-ECU 110的Pe指令来控制发动机10的每个部件(例如，喷射器123、火花塞124、节气门133、WGV 162、EGR阀172)。
HV-ECU 110要求通过增压进气装置15对吸入的空气增压，或者要求增压压力的增大以及发动机扭矩Te的增大。增压要求(和增压压力增大要求)被输出到发动机ECU 130。发动机ECU 130根据来自HV-ECU 110的增压要求控制WGV 162。
此外，在车辆1中，限制电池70的充电电力和放电电力以保护电池70。HV-ECU 110计算充电电力上限Win，该充电电力上限Win是对电池70的充电电力的控制上限，并且HV-ECU 110计算放电电力上限Wout，该放电电力上限Wout是来自电池70的放电电力的控制上限。HV-ECU 110向MG-ECU 120输出用于指示计算充电电力上限Win和放电电力上限Wout的指令。MG-ECU 120控制PCU 60，使得对电池70的充电电力不超过充电电力上限Win，并且来自电池70的放电电力不超过放电电力上限Wout。
图3示出了一个示例，其中ECU 100按功能分别构造用于HV-ECU 110、MG-ECU 120和发动机ECU 130。然而，ECU 100不必按功能分开地构造，并且可以包括一个或两个ECU。在下文中，HV-ECU 110、MG-ECU 120和发动机ECU 130可以没有特别地彼此区分，并且在以下描述中可以将车辆1的控制主要部分统称为ECU 100。
<发动机运行点和LSPI>
图4是用于说明使用发动机转速Ne和发动机扭矩Te的坐标平面的发动机10的示例性运行的图。在下面将描述的图4和图5中，横坐标轴表示发动机转速Ne，而纵坐标轴表示发动机扭矩Te。
参照图4，正常控制发动机10，使得发动机运行点在预先设定的推荐运行线L上移动。在图4中所示的示例中，推荐运行线L是连接车辆1获得最小燃料效率的运行点的最佳燃料效率线。推荐运行线L位于最大扭矩线MAX的下方，该最大扭矩线MAX表示发动机10能够输出的最大扭矩。
发动机10被控制为在等功率线PL上移动，在该等功率线上，发动机功率Pe等于要求的发动机功率。ECU 100将推荐运行线L和等功率线PL的交点设定为目标运行点(该目标运行点在图4中被示出为发动机运行点E)。
此外，根据“增压线TL”控制发动机10，增压进气装置15在该增压线TL上开始对吸入的空气进行增压。增压线TL的上方的区域是增压区域，而增压线TL的下方的区域是自然吸气(NA)区域。随着例如下压加速器踏板，当发动机10的扭矩(发动机扭矩)Te超过预定水平(图4中所示的增压线TL)时，发动机ECU 130要求通过增压进气装置15对吸入的空气进行增压。当发动机扭矩Te下降到增压线TL的下方时，WGV 162可以完全打开以使增压进气装置15失效。
如上所述，低速早燃(LSPI)引起扭矩波动和奇怪的声音，这可能导致车辆1的舒适性(可驾驶性)恶化。此外，LSPI的反复出现可能导致发动机10进一步劣化。通常，LSPI尤其可能在低旋转、高负载区域中发生。以下将该区域称为“LSPI区域”。在图4中，根据本实施例的车辆1的发动机10中的LSPI区域A被斜线遮蔽。
发动机10设置有增压进气装置15，因此，与包括没有设置增压进气装置的发动机的车辆相比，车辆1在发动机转速Ne较低的区域中更频繁地增大发动机扭矩Te。换句话说，发动机运行点E更可能移到LSPI区域A中。
通常，向燃料中添加辛烷值增强剂会增大燃料的辛烷值，从而导致令人满意的防爆震性质。这种辛烷值增强剂的示例是有机金属化合物。有机金属化合物包括锰、铁、铅等。以下将包含有机金属化合物(包括锰)的燃料称为“高锰燃料”。注意，可以将包括锰以外的金属的有机金属化合物作为辛烷值增强剂添加到燃料中。
与不含有机金属化合物(包括锰)的燃料相比，高锰燃料的蒸馏曲线可能会发生变化，并且燃料的最高蒸馏温度可能更高。在更高的最高蒸馏温度下，产生的烃类排气的量增大，使得LSPI可能更可能发生(参见日本国家专利特开第2019-504920号)。
鉴于上述情况，在本实施例中，根据燃料性质切换发动机运行点E的控制。更具体地，ECU 100根据燃料性质确定从发动机10输出的最大扭矩。该处理被称为“最大扭矩确定处理”。在最大扭矩确定处理中，ECU 100首先基于发动机10的振动或燃烧压力判定燃料是否为高锰燃料(是否向燃料中添加了辛烷值增强剂)。然后，当判定燃料是高锰燃料时，ECU100通过改变最大扭矩线来限制发动机运行点E能够移动的区域，从而禁止发动机运行点E移到LSPI区域A。
<最大扭矩确定处理>
图5是用于说明本实施例中的最大扭矩确定处理的图。参照图5，在最大扭矩确定处理中，当燃料不是高锰燃料时(或者在判定燃料是高锰燃料之前)设定“第一最大扭矩线MAX1”。第一最大扭矩线MAX1是类似于图4中所示的最大扭矩线MAX的扭矩线。
相反，当判定燃料为高锰燃料时，设定与第一最大扭矩线MAX1不同的最大扭矩线。该线被称为“第二最大扭矩线MAX2”。基于初始评估结果(发动机10的规格)将第二最大扭矩线MAX2设定为不包括LSPI区域A。
ECU 100控制发动机运行点E，使得发动机扭矩Te不超过第二最大扭矩线MAX2。更具体地，在车辆1中，可以通过控制发动机10和第一电动发电机21来改变发动机运行点E。能够通过控制第二电动发电机22来调节最终车辆驱动力。通过协同控制如上所述的发动机10、第一电动发电机21和第二电动发电机22，即使在如果燃料不是高锰燃料，发动机运行点E将会被控制在LSPI区域A中的情况下，当发动机运行点E被移到LSPI区域A的外部时，也能够获得期望的车辆驱动力。
<Wout控制>
当第二最大扭矩线MAX2被设定为限制(抑制)发动机扭矩Te的增大时，为了获得期望的车辆驱动功率，可能需要增大从电池70的出流(放电电力)。但是，当来自电池70的放电电力已经达到了放电电力上限Wout而受到限制时，则无法进一步提高来自电池70的放电电力。因此，在本实施例中，放电电力上限Wout也根据燃料性质而切换。
图6是用于说明本实施例中的放电电力上限Wout的计算处理的图。在图6中，横轴表示检测到发动机10中的LSPI的次数(检测到的次数的累积值或后述的检测到的频率)，并且纵轴表示电池70的电力。电池70的放电的方向是正方向。
参照图6，当检测到发动机10中的LSPI的次数降至预定次数Nc以下时，ECU 100判定燃料不是高锰燃料，然后将电池70的放电电力上限Wout设定为正常值W1。
相反，当检测到LSPI的次数超过预定次数Nc时，ECU 100判定燃料为高锰燃料，并且然后将电池70的放电电力上限Wout(绝对值)设定为大于正常值W1的值W2。换句话说，ECU100通过增大放电电力上限Wout来放宽对从电池70的放电电力的限制。这能够更可靠地用来自池70的放电电力补偿由于第二最大扭矩线MAX2的变化(最大扭矩的限制)而导致的发动机功率Pe不足。
可以在维持关系W1<W2的同时，根据荷电状态(SOC)或电池70的温度来设定放电电力上限Wout。具体地，当电池70处于低SOC状态下时，可以将W1和W2设定为小于当电池70处于较高SOC状态时的W1和W2。当电池70处于非常低的温度时，可以将W1和W2设定为小于当电池70处于较高温度时的W1和W2。
<控制流程>
图7是示出本实施例中的最大扭矩确定处理的示例的流程图。对于HV-ECU 110中的每个预定控制时间段，将重复进行以下将描述的图7和图8的流程图中所示的一系列处理。每个步骤(以下简称为S)基本上是通过由HV-ECU 110进行软件处理来实现，该软件处理可以通过由在HV-ECU 110中制造的电子电路的硬件处理来实现。
参照图7，在S11处，HV-ECU 110进行用于检测发动机10中发生LSPI的处理。例如，HV-ECU 110基于来自爆震传感器808和曲柄角度传感器809的检测信号来检测LSPI。可以基于振动的强度和由曲柄角度传感器809检测到的曲轴角度来判定由爆震传感器808检测到的振动是由于爆震还是由于LSPI引起的。在任何其它情况下，燃烧室中的压力(燃烧压力)随着LSPI的发生而异常上升。因此，HV-ECU 110可以基于由燃烧压力传感器810检测到的燃烧压力来检测LSPI(参见日本专利特开第2017-2781号)。爆震传感器808、曲柄角度传感器809和燃烧压力传感器810对应于根据本公开的“传感器”。
尽管未示出，但是在来自爆震传感器808和曲柄角度传感器809的检测信号被输出到发动机ECU 130而不是输出到HV-ECU 110的构造中，发动机ECU 130检测发动机10中LSPI的发生。在这种情况下，将表示发生LSPI的信号(表示检测到LSPI的次数或频率的信号)从发动机ECU 130输出到HV-ECU 110。
通过仅一次检测到LSPI的发生不能排除错误检测的可能性。因此，HV-ECU 110在S12处基于在S11处的处理结果来判定是否满足LSPI检测条件。具体地，HV-ECU 110计算从上次加燃料以来检测到LSPI的次数的累积值。可替代地，HV-ECU 110可以计算在先前的预定时间段(例如，几周到几个月)中检测到LSPI的频率(例如，检测的移动平均线)。然后，当从上次加燃料以来的检测到LSPI的次数的累积值大于预定值时(当满足第一条件时)，或者当在最后的预定时间段中检测到LSPI的次数的频率大于预定频率时(当满足第二条件时)，HV-ECU 110判定满足LSPI检测条件。否则，HV-ECU 110判定不满足LSPI检测条件。
当满足LSPI检测条件时(在S12处为是)，HV-ECU 110判定使用了高锰燃料并且很可能发生LSPI(S131)。然后，HV-ECU 110设定第二最大扭矩线MAX2(S132)。作为结果，与设定第一最大扭矩线MAX1时相比，能够从发动机10输出的最大扭矩受到更大的限制。
同时，HV-ECU 110将电池70的放电电力上限Wout设定为W2(S133)。如参照图6所述，值W2大于在正常运行期间的值W1。这增大了可以从电池70放电的最大电力，从而增强了电池70的放电能力。
相反，当在S12处不满足LSPI检测条件时(在S12处为否)，HV-ECU 110判定高锰燃料未用于车辆1，并且LSPI不太可能发生(S141)。在这种情况下，HV-ECU 110设定在正常运行期间的第一最大扭矩线MAX1(S142)。当已经通过先前的处理设定了第二最大扭矩线MAX2时，通过设定第一最大扭矩线MAX1来解除对能够从发动机10输出的最大扭矩的限制。
此外，HV-ECU 110将电池70的放电电力上限Wout设定为正常值W1(S143)。当在S133处已经将电池70的放电电力上限Wout设定为大值W2时(当电池70的放电能力已经得到增强时)，放电电力上限Wout返回到初始值。当在S133和S143处的处理完成时，HV-ECU 110将处理返回到主例程。
图8是示出本实施例中的示例性协同控制的流程图。参照图8，在S21处，ECU 100获取诸如加速器位置、选择的换挡范围和车速的信息。加速器位置由加速器位置传感器802检测，并且车速由车速传感器801检测。可以使用驱动轴或传动轴的转速代替车速。
在S22处，HV-ECU 110使用为每个换挡范围准备并表示要求的驱动力、加速器位置和车速之间的关系的驱动力映射图(未示出)从在S21处获取的信息计算要求的驱动力(扭矩)。然后，HV-ECU 110将计算出的要求的驱动力乘以车速，并将预定的损失功率加到相乘的结果中，以计算出车辆的行驶功率(S23)。
在S24处，当存在电池70的充电和放电要求(功率)时，HV-ECU 110计算通过将充电和放电要求(对于充电为正值)加到所计算出的行驶功率中而获取的值，作为系统功率。
在S25处，HV-ECU 110基于计算出的系统功率和行驶功率来判定是操作发动机10还是停止发动机10。例如，当系统功率大于第一阈值时或当行驶功率大于第二阈值时，HV-ECU 110判定操作发动机10。当判定操作发动机10时，HV-ECU 110进行步骤S27和之后的步骤(HV行驶模式)的处理。尽管未具体示出，但是当判定停止发动机10(EV行驶模式)时，HV-ECU 110基于要求的驱动力来计算第二电动发电机22的扭矩Tm。
在发动机10的运行期间(在HV行驶期间)，在S26处，HV-ECU 110根据在S24处计算出的系统功率来计算发动机10的功率(发动机功率)Pe。发动机功率Pe是通过对系统功率进行的各种校正、限制等而计算的。计算出的发动机功率Pe作为发动机10的功率指令被输出到发动机ECU 130。
在S27处，HV-ECU 110计算目标发动机转速Ne*。在本实施例中，如上所述，计算目标发动机转速Ne*，使得发动机运行点E位于推荐运行线L上。具体地，预先将发动机功率Pe与发动机转速Ne之间的关系(其中，发动机运行点E位于推荐运行线L上)准备为映射图等，并且该映射图用于从在S26处计算出的发动机功率Pe来计算目标发动机转速Ne*。在确定目标发动机转速Ne*时，也确定了目标发动机扭矩Te*。作为结果，确定了发动机运行点E。
在S28处，HV-ECU 110计算第一电动发电机21的扭矩(第一MG扭矩)Tg。可以从发动机转速Ne估算发动机扭矩Te，并且发动机扭矩Te和第一MG扭矩Tg之间的关系由行星齿轮机构30的齿轮比唯一地确定。因此，可以从发动机转速Ne计算第一MG扭矩Tg。计算出的第一MG扭矩Tg作为第一电动发电机21的扭矩指令被输出到MG-ECU 120。
在S29处，HV-ECU 110计算发动机直接扭矩Tep。发动机直接扭矩Tep与发动机扭矩Te(或第一MG扭矩Tg)之间的关系由行星齿轮机构30的传动比唯一地确定，并且因此，可以从发动机扭矩Te(或第一MG扭矩)计算发动机直接扭矩Tep。
最后，HV-ECU 110计算第二电动发电机22的扭矩(第二MG扭矩)Tm(S30)。确定第二MG扭矩Tm，以便实现在S22处计算出的要求的驱动力(扭矩)。具体地，可以通过从在输出轴上转换的要求的驱动力中减去发动机直接扭矩Tep来计算第二MG扭矩Tm。计算出的第二MG扭矩Tm作为第二电动发电机22的扭矩指令被输出到MG-ECU 120。
如上所述，计算了发动机运行点E、第一电动发电机21的运行点和第二电动发电机22的运行点。根据每个计算出的运行点控制对应的设备。
当在图7中判定满足LSPI检测条件时，当发动机运行点E在该点处被包括在LSPI区域A中时，HV-ECU 110将运行点E移到LSPI区域A的外部。例如，HV-ECU 110移动运行点E，使得发动机扭矩Te减小，同时限制发动机转速Ne的变化。尽管随着运行点E的移动，发动机功率Pe减小，使得发动机扭矩Te减小，但是可以通过对应地增大从电池70的放电电力来补偿发动机功率Pe的减小量。而且，限制发动机转速Ne的变化可以减少与运行点E的变化(由用户无意识进行的发动机转速Ne的变化)相关联的不适感。
在本实施例中，如上所述，当检测到LSPI发生时，判定燃料是(或很可能是)高锰燃料。在使用高锰燃料期间，当发动机运行点移入LSPI区域A中时，LSPI发生的可能性将进一步增大。因此，ECU 100设定与正常运行期间不同的最大扭矩线(第二最大扭矩线MAX2)。控制发动机10，使得发动机扭矩Te不超过第二最大扭矩线MAX2，从而避免了发动机运行点移入LSPI区域A中。因此，本实施例可以抑制LSPI的过度发生。另外，在作为混合动力车辆的车辆1中，由于第二最大扭矩线MAX2的设定而导致的发动机功率Pe的不足量，能够通过从电池70的放电电力来补偿。
本实施例已经描述了增压进气装置15是使用排气能量对吸入的空气进行增压的涡轮增压器的示例。然而，增压进气装置15可以是使用发动机10的旋转来驱动压缩机的机械增压器的这样的类型。
尽管已经详细描述和示出了本公开的实施例，但是应当清楚地理解，本公开的实施例仅是通过说明性和示例性的，而不是限制性的，本公开的范围由所附权利要求的术语解释。

Claims (4)

1.一种混合动力车辆，包括：
发动机，所述发动机包括增压进气装置，所述发动机用作所述混合动力车辆的动力源；
传感器，所述传感器检测所述发动机中的低速早燃的发生；
旋转电机，所述旋转电机用作所述混合动力车辆的动力源；
蓄电装置，所述蓄电装置将电力供给到所述旋转电机；以及
控制器，所述控制器控制所述发动机和所述旋转电机，
其中
当未检测到所述低速早燃的发生时，所述控制器设定第一最大扭矩线，该第一最大扭矩线包括预定区域，所述预定区域是其中所述低速早燃可能会发生的具有低旋转及高负载的区域，
当检测到所述低速早燃的发生并且判定出向燃料中添加了辛烷值增强剂时，
所述控制器设定第二最大扭矩线，该第二最大扭矩线不包括所述预定区域，
与当未检测到所述低速早燃的发生时相比，所述控制器更多地限制最大扭矩以使得发动机扭矩不超过所述第二最大扭矩线，以防止所述发动机的运行点移入所述预定区域中，所述最大扭矩能够由具有所述增压进气装置的所述发动机输出，并且
当随着由于检测到所述低速早燃的发生而限制所述最大扭矩所述发动机的输出变得不足时，所述控制器利用从所述蓄电装置供给的电力来补偿不足的输出量。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，当检测到所述低速早燃的发生时，与当未检测到所述低速早燃的发生时相比，所述控制器将能够从所述蓄电装置供给到所述旋转电机的电力的控制上限设定为更高。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其中：
当满足第一条件和第二条件中的至少一个条件时，所述控制器判定检测到所述低速早燃的发生，
所述第一条件是从上次加燃料以来检测到所述低速早燃的次数已经超过预定次数的条件，并且
所述第二条件是在预定时间段中检测到所述低速早燃的频率已经超过预定频率的条件。
4.一种控制混合动力车辆的方法，所述混合动力车辆包括：
发动机，所述发动机包括增压进气装置；
旋转电机；以及
蓄电装置，所述蓄电装置将电力供给到所述旋转电机，
所述方法包括：
检测所述发动机中的低速早燃的发生并且判定是否向燃料中添加了辛烷值增强剂；
当未检测到所述低速早燃的发生时，设定第一最大扭矩线，该第一最大扭矩线包括预定区域，所述预定区域是其中所述低速早燃可能会发生的具有低旋转及高负载的区域，以及
当检测到所述低速早燃并且判定出向所述燃料中添加了所述辛烷值增强剂时，
设定第二最大扭矩线，该第二最大扭矩线不包括所述预定区域，并且
与当未检测到所述低速早燃时相比，更多地限制最大扭矩以使得发动机扭矩不超过所述第二最大扭矩线，使得所述发动机的运行点不移入所述预定区域中，所述最大扭矩能够由具有所述增压进气装置的所述发动机输出，
其中，所述限制包括：当随着由于检测到所述低速早燃的发生而限制所述最大扭矩所述发动机的输出变得不足时，利用从所述蓄电装置供给的电力来补偿不足的输出量。
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