CN111794839B - 混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合动力车辆。当判定在发动机起动的时刻需要控制催化剂的预热时，ECU开始预热控制。最初，ECU执行第一处理持续第一设定时间段。在第一处理中，ECU将发动机设定为空转状态，并且完全打开废气旁通阀。当从开始第一处理起已经经过了第一设定时间段时，ECU执行第二处理。在第二处理中，ECU将发动机设定至规定转速，并完全关闭废气旁通阀。当从第二次处理开始起已经经过了第二设定时间段时，ECU退出第二处理并退出预热控制。

Description

混合动力车辆

本非临时申请基于2019年4月9日向日本专利局提交的日本专利申请第2019-074117号，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及混合动力车辆。

背景技术

日本专利特开第2015-58924号公开了一种混合动力车辆，该混合动力车辆包括净化内燃机的排气通路中的排气的催化剂。

发明内容

例如，在由内燃机起动时的状态表示的催化剂的温度低(例如，在室温附近)的状态下，期望催化剂被较早地预热并活化。因此，内燃机可以起动持续特定时间段，使得来自内燃机的排气预热催化剂。

当启动内燃机时，从内燃机的每个气缸排出的排气从排气歧管流入排气通路中，并且从设置在排气通路中的催化剂的上游侧端面流入催化剂中。此时，从每个气缸排出的排气并不总是均匀地流到催化剂的上游侧端面的整个区域。根据内燃机每个气缸与排气歧管之间的位置关系或排气通路的形状，在催化剂的上游侧端面中，可能存在流入的排气的流量相对较高的区域和流入的排气的流量相对较低的区域。因此，在催化剂的上游侧端面中可能存在催化剂未被活化的区域。

当在催化剂预热结束的时间点时存在催化剂未被活化的区域时，可能存在随后增加的来自发动机的一些排气不能得到适当净化并且排气净化性能可能降低的时间段。

做出本公开以解决上述问题，并且本公开的目的是抑制净化排气的催化剂的不均匀活化。

(1)根据本公开的混合动力车辆包括：内燃机，所述内燃机包括涡轮增压器；催化剂，所述催化剂净化排气，所述催化剂被设置在涡轮增压器的涡轮的下游的排气通路中；旁通通路，所述旁通通路从涡轮的上游的排气通路分支出来，绕过涡轮，并且与催化剂的上游的所述排气通路汇合；废气旁通阀，所述废气旁通阀调节流过旁通通路的排气的流量；以及控制器，所述控制器在起动所述内燃机时执行用于预热催化剂的预热控制。预热控制包括第一处理和第二处理。在第一处理中，控制器将内燃机设定到空转状态，并且将废气旁通阀控制到第一开度或更大。在第一处理之后的所述第二处理中，所述控制器增大内燃机的转速并且通过将废气旁通阀控制到第二开度或更小来使涡轮旋转，第二开度小于第一开度。

在第一处理中，在内燃机空转的同时(即，在排气的流量低的同时)，将废气旁通阀控制到第一开度或更大。在废气旁通阀被控制到第一开度或更大时，排气通过旁通通路流向催化剂。由于排气绕过涡轮机，因此可以保持流向催化剂的排气的大量热量。由于排气的流量低，因此通过旁通通路流向催化剂的排气的流速低。由于流速高时线性高，因此排气可能从催化剂的上游侧端面局部流动。然而，当流速低时，排气从催化剂的上游侧端面扩散到一定范围。因此，催化剂的上游侧区域可以被相对均匀地活化。

在第二处理中，使内燃机的转速高于空转状态下的转速。即使在第二处理中的排气的流量增大了，催化剂的上游侧区域在第一处理中也被相对均匀地活化，因此，可以适当地净化第二处理开始时的排气。当最初执行排气流量高的第二处理时，在第二处理开始时，在催化剂活化之前大量排气通过，因此存在排气净化性能降低的担忧。通过首先执行第一处理以活化允许适当地净化在第二处理开始时的排气的量的催化剂，可以维持高的排气净化性能。

在第二处理中，在废气旁通阀被控制到第二开度(＜第一开度)或更小的情况下，使涡轮旋转。当涡轮旋转时，排气以涡流的形式流向催化剂。随着排气旋流，即使排气的流速增大，排气也可以流向催化剂而没有局部地流向催化剂。因此可以抑制催化剂的不均匀活化。

例如，即使在执行第一处理的同时发出对通过用户对加速器的操作等的驱动力的要求，混合动力车辆也能够确保来自另一个驱动源的驱动力(例如，来自蓄电装置的电力)。在排气的流量低的情况下，在继续进行第一处理的同时，能够对用户对加速器的运行进行响应，因此，能够抑制驾驶性能的劣化。

(2)在一个实施例中，混合动力车辆还包括：旋转电机；以及行星齿轮机构，内燃机、旋转电机和输出轴被连接到所述行星齿轮机构。在第二处理中，控制器通过控制旋转电机来增大内燃机的转速。

根据该构造，可以通过控制旋转电机来增大内燃机的转速。

(3)在一个实施例中，在执行第一处理持续了规定时间段之后执行所述第二处理。基于在第一处理中引入到催化剂中的热量来设定规定时间段。

规定时间段例如被设定为如下的时间段，在该时间段内，能够在第一处理中将对允许在第二处理开始时净化排气的量的催化剂预热所需的热量引入催化剂中。例如，可以基于第一处理的持续时间和排气的温度来计算在第一处理中引入到催化剂中的热量。通过确定在第一处理中引入到催化剂中的热量，可以设定作为第一处理的持续时间的规定时间段。通过在已经在第一处理中引入预热允许净化在第二处理开始时的排气的量的催化剂所需的热量时从第一处理切换为第二处理，可以在适当的时机切换到排气流量高的第二处理。因此，可以减少整个催化剂预热所需的时间。换句话说，可以在确保净化性能的同时使预热控制更有效。

(4)在一个实施例中，混合动力车辆还包括温度传感器，所述温度传感器检测催化剂的上游侧上的温度。当在第一处理期间来自温度传感器的检测值超过阈值温度时，控制器执行第二处理。

通过提供检测催化剂的上游侧上的温度的温度传感器，可以在执行第一处理的同时获知催化剂的上游侧上的预热状态。通过在来自温度传感器的检测值超过阈值温度(即，催化剂的上游侧的预热完成)时执行第二处理，可以在开始第二处理时适当地净化排气。催化剂的上游侧的预热完成是指例如，允许净化在第二处理开始时的排气的量的催化剂的活化。通过如上所述在第一处理和第二处理之间切换，可以在适当的时机切换到排气流量高的第二处理。因此，可以减少整个催化剂预热所需的时间。换句话说，可以在确保净化性能的同时使预热控制更有效。

当结合附图考虑时，根据本公开的以下详细描述，本公开的前述和其他目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的示例性混合动力车辆的整体构造图。

图2是示出发动机的示例性构造的图。

图3是示出图1所示的混合动力车辆的示例性ECU的图。

图4是示出被包含在催化转化器中的催化剂的温度与净化率之间的关系的特性图。

图5是用于说明催化转化器的预热不均匀的示例的图。

图6是用于说明第一处理中的排气的流量的图。

图7是用于说明第二处理中的排气的流量的图。

图8是示出由ECU执行的处理过程的流程图。

图9是示出根据变型的发动机的示例性构造的图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本公开的实施例。附图中相同或相应的元件具有被分配的相同的附图标记，并且将不重复其描述。

<整体构造>

图1是示出根据第一实施例的示例性混合动力车辆的整体构造图。参照图1，该混合动力车辆(以下也简称为“车辆”)10包括发动机13、第一电动发电机(以下也称为“第一MG”)14、第二电动发电机(以下也称为“第二MG”)15和行星齿轮机构20。

第一MG 14和第二MG 15各自执行通过被供给驱动电力来输出扭矩的电动机的功能以及通过被供给扭矩来产生电力的发电机的功能。第一MG 14和第二MG 15采用交流(AC)旋转电机。交流旋转电机包括例如永磁体同步电动机，该永磁体同步电动机包括嵌入有永磁体的转子。

第一MG 14和第二MG 15在电力控制单元(PCU)81介于该第一MG 14和第二MG 15与蓄电装置18之间的情况下被电连接至蓄电装置18。PCU 81包括：第一逆变器16，所述第一逆变器16向第一MG 14供给电力以及从第一MG 14接收电力；第二逆变器17，所述第二逆变器17向第二MG 15提供电力以及从第二MG 15接收电力；以及变换器83。

变换器83向蓄电装置18以及第一逆变器16和第二逆变器17供给电力以及从蓄电装置18以及第一逆变器16和第二逆变器17接收电力。例如，变换器83可以对来自蓄电装置18的电力进行升压变换，并且将升压变换过的电力供给至第一逆变器16或第二逆变器17。可替换地，变换器83可以对从第一逆变器16或第二逆变器17供给的电力进行降压变换，并且将降压变换过的电力供给至蓄电装置18。

第一逆变器16可以将来自变换器83的直流(DC)电力转换成交流电力，并且将交流电力供给到第一MG 14。可替代地，第一逆变器16可以将来自第一MG 14的交流电力转换成直流电力，并且将直流电力提供给变换器83。

第二逆变器17可以将来自变换器83的直流电力转换成交流电力，并且将交流电力供给到第二MG 15。可替代地，第二逆变器17可以将来自第二MG 15的交流电力转换成直流电力，并且将直流电力供给到变换器83。

PCU 81利用由第一MG 14或第二MG 15产生的电力对蓄电装置18充电，或者利用来自蓄电装置18的电力来驱动第一MG 14或第二MG 15。

蓄电装置18被安装在车辆10上，作为车辆10的驱动电源(即，动力源)。蓄电装置18包括多个堆叠起来的电池。电池的示例包括诸如镍金属氢化物电池和锂离子电池的二次电池。电池可以是在正极和负极之间包含液体电解质的电池，或者是包含固体电解质的电池(全固态电池)。蓄电装置18应当仅是可再充电的直流电源，并且也可以采用大容量电容器。

发动机13和第一MG 14被联接至行星齿轮机构20。行星齿轮机构20通过将输出扭矩分成第一MG 14的输出扭矩和输出齿轮21的输出扭矩来传输发动机13的输出扭矩。行星齿轮机构20包括单小齿轮行星齿轮机构，并且被布置在与发动机13的输出轴22同轴的轴线Cnt上。

行星齿轮机构20包括太阳齿轮S、与太阳齿轮S同轴设置的齿圈R、与太阳齿轮S和齿圈R啮合的小齿轮P以及将小齿轮P以可自转且可公转的方式保持的载架C。发动机13具有被联接至载架C的输出轴22。第一MG 14的转子轴23被联接至太阳齿轮S。齿圈R被联接至输出齿轮21。

载架C(发动机13的输出扭矩被传输到所述载架C)用作输入元件，将扭矩输出到输出齿轮21的齿圈R用作输出元件，并且太阳齿轮S(第一MG 14的转子轴23被联接到该太阳齿轮S)用作反作用力元件。即，行星齿轮机构20将来自发动机13的输出分为第一MG 14侧上的输出和输出齿轮21侧上的输出。控制第一MG 14以根据发动机13的输出扭矩输出扭矩。

中间轴25平行于轴线Cnt布置。中间轴25设置有与输出齿轮21啮合的从动齿轮26。在中间轴25中还设置有驱动齿轮27，该驱动齿轮27与差动齿轮28中的齿圈29啮合。设置在第二MG 15中的转子轴30的驱动齿轮31与从动齿轮26啮合。因此，第二MG 15的输出扭矩与从动齿轮26中的输出齿轮21输出的扭矩相加。如此组合的扭矩利用从差动齿轮28横向延伸的驱动轴32和33被传输到驱动轮24，差动齿轮28介于驱动轴32和驱动轴33之间。当驱动扭矩被传输到驱动轮24时，在车辆10中产生驱动力。

机械油泵(在下文中也称为“MOP”)36与发动机13的输出轴22同轴地设置。MOP 36将具有冷却功能的润滑油例如输送至行星齿轮机构20、第一MG 14、第二MG 15和差动齿轮28。

<发动机的构造>

图2是示出发动机13的示例性构造的图。参照图2，发动机13例如是包括涡轮增压器47的直列四缸火花点火内燃机。如图2中所示，发动机13包括例如发动机主体40，该发动机主体40形成有在一个方向上对准的四个气缸40a、40b、40c和40d。

形成在发动机主体40中的进气口的一端和排气口的一端被连接至气缸40a、40b、40c和40d。进气口的一端被设置在每个气缸40a、40b、40c和40d中的两个进气门43打开和关闭。排气口的一端被设置在每个气缸40a、40b、40c和40d中的两个排气门44打开和关闭。气缸40a、40b、40c和40d的进气口的另一端被连接至进气歧管46。气缸40a、40b、40c和40d的排气口的另一端被连接至排气歧管52。

根据第一实施例的发动机13例如是直接喷射发动机，并且通过设置在每个气缸的顶部处的燃料喷射器(未示出)将燃料喷射到每个气缸40a、40b、40c和40d中。气缸40a、40b、40c和40d中的燃料和进气的空气燃料混合物被设置在每个气缸40a、40b、40c和40d中的火花塞45点燃。

图2示出了设置在气缸40a中的进气门43、排气门44和火花塞45，而没有示出设置在其他气缸40b、40c和40d中的进气门43、排气门44和火花塞45。

发动机13设置有涡轮增压器47，该涡轮增压器47使用排气能量来对吸入的空气进行增压。涡轮增压器47包括压缩机48和涡轮53。

进气通路41具有被连接到进气歧管46的一端以及被连接到进气口的另一端。压缩机48被设置在进气通路41中的规定位置处。在进气通路41的另一端(进气口)和压缩机48之间设置有空气流量计50，该空气流量计50根据流过进气通路41的空气的流量输出信号。在压缩机48的下游设置的进气通路41中布置中间冷却器51，所述中间冷却器51对由压缩机48加压的进气进行冷却。在中间冷却器51与进气歧管46之间设置节气门49，该节气门49能够调节流过进气通路41的进气的流量。

排气通路42具有被连接到排气歧管52的一端以及被连接到消音器(未示出)的另一端。涡轮53被设置在排气通路42中的规定位置处。在排气通路42中，设置有旁通通路54，该旁通通路54将涡轮53的上游的排气旁通至涡轮53的下游的部分，并且设置有废气旁通阀55，该排气旁通阀55被设置在旁通通路中并且能够调节被引导至涡轮53的排气的流量。因此，通过控制废气旁通阀55的位置来调节流入涡轮53中的排气的流量(即，吸入空气的增压压力)。

通过涡轮53或废气旁通阀55的排气流入到催化转化器56和后处理装置57中(该催化转化器56和后处理装置57被设置在排气通路42中的规定位置处)，并且被催化转化器56和后处理装置57净化，然后被排放到大气中。

催化转化器56包含例如三效催化剂。三效催化剂净化被包含在从发动机主体40流入排气通路42的排气中的氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃烧的碳氢化合物(HC)。三效催化剂在存在还原性气体(H₂、CO或碳氢化合物)的情况下将NOx还原为氮气和氧气。三效催化剂在存在氧化性气体的情况下将一氧化碳氧化为二氧化碳。该三效催化剂在存在氧化性气体的情况下将未燃烧的碳氢化合物(HC)氧化为二氧化碳和水。为了通过三效催化剂有效地氧化或还原，期望以化学计量空燃比(化学计量)进行燃烧(化学计量燃烧)，在该化学计量空燃比中，燃料完全燃烧并且发动机主体40中没有过量的氧气。

后处理装置57是将三效催化剂的功能添加到表示收集排气中的PM的过滤器的GPF中的装置。后处理装置57净化不能被催化转化器56净化的HC、CO和NOx，并收集被包含在排气中的PM。由于排气的流入在等于或高于PM的燃烧温度的温度下燃烧，沉积在GPF中的PM被气化成二氧化碳等，然后被去除。催化转化器56也可以是将三效催化剂的功能添加到GPF中的装置。

发动机13设置有排气再循环(EGR)装置58，该排气再循环装置58使排气流入进气通路41中。EGR装置58包括EGR通路59、EGR阀60和EGR冷却器61。EGR通路59允许一些排气作为EGR气体从排气通路42中排出，并将EGR气体引导至进气通路41。EGR阀60调节流过EGR通路59的EGR气体的流量。EGR冷却器61冷却流过EGR通路59的EGR气体。EGR通路59将催化剂转换器56和后处理装置57之间的排气通路42的部分连接到压缩机48和空气流量计50之间的进气通路41的部分。

在通过涡轮53和废气旁通阀55的排气的汇合的部分的下游和催化转化器56的上游设置排气温度传感器74，所述排气温度传感器74检测排气的温度。排气温度传感器74检测流向催化转化器56的排气的温度。排气温度传感器74将表示检测结果的信号输出至ECU11。

<控制器的构造>

图3是示出图1中所示的混合动力车辆10的示例性控制器(在下文中也称为“电子控制单元(ECU)”)的图。ECU 11包括：输入和输出设备，该输入和输出设备用于向各种传感器和其他设备供给信号或从各种传感器和其他设备接收信号，存储器11a，所述存储器11a存储各种控制程序或映射图(包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM))；中央处理单元(CPU)11b，所述中央处理单元(CPU)11b执行控制程序，以及计数器11c，所述计数器11c计时。存储器11a也可以被单独设置在ECU 11的外部。

ECU 11控制发动机13的运行。ECU 11通过控制PCU 81的运行来控制第一MG 14和第二MG 15。尽管描述了将根据本实施例的ECU11实施为一个装置的示例，但是ECU 11可以例如由多个控制器来实施。例如，ECU 11可以包括用于协调控制发动机13、第一MG 14和第二MG 15的HV-ECU、用于控制PCU 81的运行的MG-ECU以及用于控制发动机13的运行的发动机ECU。

车速传感器66、加速器位置传感器67、第一MG转速传感器68、第二MG转速传感器69、发动机转速传感器70、涡轮转速传感器71、增压压力传感器72、电池监测单元73、如上所述的排气温度传感器74、涡轮温度传感器75和冷却液温度传感器被连接至ECU 11。

车速传感器66检测车辆10的速度(车速)。加速器位置传感器67检测加速器踏板的下压量(加速器位置)。第一MG转速传感器68检测第一MG 14的转速。第二MG转速传感器69检测第二MG 15的转速。发动机转速传感器70检测发动机13的输出轴22的转速(发动机转速)。涡轮转速传感器71检测涡轮增压器47的涡轮53的转速。增压压力传感器72检测发动机13的增压压力。涡轮温度传感器75检测涡轮53的温度。冷却液温度传感器76检测发动机13的冷却液的温度。各种传感器向ECU 11输出指示检测结果的信号。

电池监测单元73获取表示蓄电装置18的剩余电量与满充电容量之比的荷电状态(SOC)，并将表示所获取到的SOC的信号输出至ECU11。电池监测单元73包括例如检测蓄电装置18的电流、电压和温度的传感器。电池监测单元73通过基于检测到的蓄电装置18的电流、电压和温度计算SOC来获得SOC。作为计算SOC的方法，可以采用例如通过累积电流值的方法(库仑计数)或通过估计开路电压(OCV)的方法之类的各种已知方法。

<车辆的行驶的控制>

可以将车辆10设定或切换到HV行驶模式和EV行驶模式，其中，在HV行驶模式下，发动机13和第二MG 15用作动力源，并且在EV行驶模式下，在发动机13保持停止并且第二MG15由蓄电装置18中的电力驱动的情况下车辆行驶。模式设定和模式切换由ECU 11进行。EV行驶模式例如在车速低且要求的驱动力低的低负荷运行区域中被选择，并且在该模式下，发动机13停止并且第二MG 15的输出扭矩用作用于行驶的驱动源。HV行驶模式在车速高且要求的驱动力高的高负荷操作区域中被选择，并且在该模式下，发动机13的输出扭矩与第二MG 15的输出扭矩的组合扭矩被用作用于行驶的驱动源。

在HV行驶模式下，在将从发动机13输出的扭矩传输至驱动轮24时，第一MG 14将反作用力施加至行星齿轮机构20。因此，太阳齿轮S用作反作用力元件。换句话说，为了将发动机13的输出扭矩施加到驱动轮24，第一MG 14被控制为输出抵抗发动机13的输出扭矩的反作用扭矩。在这种情况下，可以执行第一MG 14用作发电机的再生控制。

具体地，ECU 11基于由加速器踏板的下压量或车速确定出的加速器位置来确定要求的驱动力，并基于要求的驱动力来计算发动机13的要求的功率。ECU 11基于计算出的要求的功率来不同地控制发动机13的各个部件，例如节气门49、火花塞45、废气旁通阀55和EGR阀60。

ECU 11基于计算出的要求的功率来确定由发动机13的转速和发动机13的输出扭矩定义的坐标系中的发动机13的运行点(转速和输出扭矩)。ECU 11例如将在输出中等于坐标系中的要求的功率的等功率线与预定运行线之间的交点设定为发动机13的运行点。预定运行线表示坐标系中的发动机的扭矩随发动机13的转速的变化而变化的轨迹。例如，通过由实验调节高燃料效率的发动机13的输出扭矩的变化轨迹来设定预定运行线。

ECU 11基于上述运行点控制第一MG 14的扭矩和转速。第一MG14的扭矩和转速可以根据馈入电流的值或其频率任意地控制。在HV行驶模式下，ECU 11还控制第二MG 15，使得根据加速器位置或车速确定的要求的驱动力被输出至输出齿轮21(驱动轮24)。

当通过下压加速器踏板使发动机13的扭矩超过预定水平(增压进气线)时，ECU 11通过涡轮增压器47开始增压进气，以随着扭矩的增大而增大增压压力。通过在关闭方向上控制废气旁通阀55，可以实现增压进气的开始和增压的增大。当不要求增压进气时，废气旁通阀55完全打开。

<催化剂的预热的控制>

在如发动机13起动时的状态所示那样催化转化器56的温度(即，三效催化剂的温度(以下也简称为“催化剂”))较低(例如，在室温附近)的状态下，期望催化剂被提前预热并活化。这是因为包含在催化转化器56中的催化剂具有这样的特性，即，排气净化性能随其温度而变化。

图4是示出催化转化器56中所含催化剂的温度(C°)与净化率(％)之间关系的特性图。如图4所示，该催化剂具有以下特征：当温度超过阈值温度Tth时，净化率高，并且当温度低于阈值温度Tth时，净化率低。换句话说，当催化剂的温度超过阈值温度Tth时，催化剂被活化。

为了尽早地预热和活化催化剂，发动机13可以被打开以用来自其的排气来预热催化剂，然而，这导致如下问题。

例如，当发动机13起动时，从发动机主体40的气缸40a、40b、40c和40d排出的排气从排气歧管52流入排气通路42，并从被设置在排气通路42中的催化转化器56的上游侧端面流入催化转化器56中。此时，从气缸40a、40b、40c和40d排放的排气不必需均匀地流到催化转化器56的上游侧端面的整个区域。根据发动机13的气缸40a、40b、40c和40d与排气歧管52之间的位置关系或排气通路42的形状，可能存在流入的排气的流量相对较高的区域，并且存在流入的排气的流量相对较低的区域。因此，在催化转化器56的上游侧端面中，可能存在催化剂未活化的区域。因此，催化转化器56的预热可能是不均匀的。

图5是用于说明催化转化器56的预热不均匀的示例的图。图5集中于图2中的催化转化器56及其周围的区域。图5示出了在发动机13起动时，催化转化器56被排气预热的示例。在图5所示的示例中，废气旁通阀55完全打开。

当存在流入的排气流量相对较高的区域并且存在流入的排气流量相对较低的区域时，在流入的排气流量较高的区域中的催化剂主要被活化。因此，当催化转化器56的预热不均匀时，例如，如图5中所示，存在催化剂已被活化的区域和催化剂尚未被活化的区域。例如，当在这种状态下改变发动机13的转速或排气的流量时，排气可能通过虚线箭头B1所示的尚未活化催化剂的区域。可替代地，如虚线箭头B2所示，排气可通过活化催化剂较少的区域。在这种情况下，通过的排气不能被适当地净化，并且排气净化性能低。可以通过首先设置从发动机主体40排放的排气的高流速以增加引入到催化转化器56中的热量来加速催化转化器56的预热。然而，在这种情况下，大量的排气在被活化之前首先通过催化剂，这导致排气净化性能降低。

根据本实施例的车辆10可以执行包括第一处理和第二处理的用于对催化转化器56进行预热的预热控制。由ECU 11执行预热控制。ECU 11按顺序地执行第一处理和第二处理。

在第一处理中，催化转化器56的上游侧区域中的催化剂被相对均匀地活化，同时通过降低排气的流量来减少通过未被活化的催化剂的排气量。在催化剂的活化时间点，其允许在第二处理开始时适当地净化排气，进行从第一处理到第二处理的切换。在第二处理中，在增大排气流量的同时，通过利用涡轮53来活化整个催化转化器56中的催化剂。下面将具体描述第一处理和第二处理。

当发动机13起动并且估计催化转化器56的温度(催化剂的温度)低于阈值温度Tth时，执行预热控制。估计催化剂的温度低于阈值温度Tth的情况的示例包括从发动机13的先前停止直到当前的发动机起动为止已经经过一定时间的情况以及发动机13的冷却液低于预定温度的情况。

<<第一处理>>

第一处理的目的是在排气流量低的同时在催化转化器56的上游侧区域中相对均匀地活化催化剂。

具体地，ECU 11控制废气旁通阀55完全打开，同时ECU将发动机13控制到空转状态，即，排气流量低的状态。在第一处理中，废气旁通阀55完全打开以绕过涡轮53上游的排气到涡轮53下游的部分。因此，涡轮53不旋转。因此，可以抑制由于涡轮53的旋转而导致的排气的热能损失。

发动机13被控制到空转状态以降低排气流量的原因如下所述。在空转状态下，预定发动机13的目标转速(以下，也称为“空转转速”)。

首先，(1)通过降低排气的流量来减少通过未被活化的催化剂的排气的量，使得可以抑制排气净化性能的降低。然后，(2)当来自发动机主体40的排气的流速低时，通过旁通通路54并流到催化转化器56的排气的流速低。当排气的流速高时，排气的线性高，因此排气可能局部地流向催化转化器56的上游侧端面，例如，如图5中所示。当排气的流速低时，排气从催化转化器56的上游侧端面以一定范围扩散而流入。因此，催化转化器56的上游侧区域可以被相对均匀地预热。

图6是用于说明第一处理中的排气流量的图。图6中的箭头AR2的厚度表示排气的流量。可以看到图6中的箭头AR2小于图5中的箭头AR1。由于在第一处理中将发动机13控制到空转状态，因此来自发动机主体40的排气的流量低。因此，如上所述，从旁通通路54流向催化转化器56的排气向催化转化器56的上游侧端面扩散。

因此，在图6中，催化剂已经被活化的区域例如以实线L1包围的区域、实线L2包围的区域和实线L3包围的区域的顺序扩散。在第一处理中，如上所述，活化催化转化器56的上游侧区域中的催化剂。

在第一处理中，废气旁通阀55不必一定有限制地完全打开。尽管从排气的热能的角度来看，虽然废气旁通阀最好完全打开，从排气歧管52流入排气通路42的至少一定量的排气仅应被促使流入旁通通路54。例如，废气旁通阀55可以被设定到80％或90％的开度。

<<第二处理>>

ECU 11在执行第一处理持续催化剂处理器56的上游侧区域中的催化剂活化所需的第一设定时间段(将在后面描述)之后执行第二处理。第二处理旨在活化整个催化转化器56中的催化剂。

具体地，ECU 11将发动机13的转速增大到规定转速，并控制废气旁通阀55完全关闭。规定转速是指能够排出使涡轮53旋转的流量的排气的转速。涡轮53因此旋转。随着涡轮53的旋转，排气以涡流的形式流向催化转化器56。随着排气的涡旋，尽管排气的流速增大，但是排气可以流到催化转化器56而没有局部流动。换句话说，可以从上游侧端面上相对均匀地预热催化转化器56，并且可以活化整个催化转化器56中的催化剂。

为了增大发动机13的转速，ECU 11控制第一MG 14。具体地，例如，当车辆10保持停止时，ECU通过增大第一MG 14的转速来增大发动机13的转速。

在第二处理中，当发动机13的转速增大时，排气的流量增大并且催化转化器56可以被较早地预热。由于在第一处理中催化转化器56的上游侧区域中的催化剂已被活化，因此可以适当地净化第二处理开始时的排气。当最初执行排气流量高的第二处理时，在催化剂活化之前有大量排气通过，因此存在排气净化性能降低的担忧。通过首先执行第一处理并且活化允许在第二处理开始时适当地净化排气的量的催化剂，可以维持高的排气净化性能。

图7是用于说明第二处理中的排气流量的图。图7示出了由涡轮53的旋转产生的排气涡流流向催化转化器56。通过使排气涡流流向催化转化器56，排气不局部地流向催化转化器56的上游侧端面。

因此，在图7中，催化剂已经被活化的区域例如以实线L4包围的区域、实线L5包围的区域和实线L6包围的区域的顺序扩散。这样，由于能够抑制催化剂活化不均匀，因此能够使整个催化转化器56中的催化剂活化。

废气旁通阀55在第二处理中不必需有限制地完全关闭。仅应通过旋转涡轮53来产生涡流，例如，废气旁通阀55可以被设定为10％或20％的开度。

<<第一处理的持续时间(第一设定时间段)>>

表示第一处理的持续时间的第一设定时间段例如被设定为通过执行第一处理来活化允许在第二处理开始时适当地净化排气的量的催化剂所需的时间段。在第二处理开始之后，通过在第二处理中流向催化转化器56的排气适当地活化催化剂。因此，第一处理的目的在于在第二处理开始时适当地净化排气。

可以预先从第二处理中的发动机13的目标转速导出第二处理中的排气流量。通过基于第二处理开始时的排气流量来计算要被活化的催化剂的量，可以导出要在第一处理中被活化的催化转化器56的上游侧区域。

通过导出该区域中活化催化剂所需的热量，可以将能够在第一处理中提供该热量的时间段设定为第一设定时间段。由于可以基于排气的温度和第一处理的持续时间来计算要在第一处理中提供给催化剂的热量，因此，可以基于要供应的热量和排气的温度来确定表示第一处理的持续时间的第一设定时间段。因此，例如，通过针对排气的每个温度预先设定第一设定时间段，可以根据来自排气温度传感器74的检测值每次确定第一设定时间段。当可以认为发动机13起动时的排气温度基本恒定时，第一设定时间段也可以唯一地确定。换句话说，可以基于在第一处理中引入到催化转化器56中的热量来设定第一设定时间段。第一设定时间段对应于根据本公开的示例性“规定时间段”。

<<第二处理的持续时间(第二设定时间段)>>

表示第二处理的持续时间的第二设定时间段被设定为可以通过执行第二处理来预热整个催化转化器56的时间段。第二设定时间段是例如基于第二处理中的流量和排气的温度以及催化转化器56的规格(具体而言，催化转化器56上承载的催化剂的类型或量)而预先确定的。

<由控制器执行的处理>

图8是示出由ECU 11执行的处理过程的流程图。每当发动机13起动时，该流程图就由ECU 11执行。尽管描述了通过ECU 11的程序处理来执行图8中所示的步骤(以下简称为“S”的步骤)的示例，但是它们中的一些或全部可以由ECU 11中制造的硬件(电路)来执行。

当发动机13起动时，ECU 11判定是否应该执行预热控制(S3)。具体地，ECU 11判定从发动机13的先前停止直到当前的发动机13的起动为止是否已经经过了一定时间段。换句话说，在S3中，执行用于判定催化剂的温度是否被估计为低于阈值温度Tth的处理。在S3中，例如，可以基于发动机13的冷却水的温度是否低于预定温度来判定催化剂的温度是否估计为低于阈值温度Tth。

当从发动机13的先前停止直到当前的起动为止尚未经过一定时间段时(在S3中为否)，ECU 11判定不需要执行预热控制，并退出该处理。当从发动机13的先前停止直到当前的起动为止已经经过了一定时间段时(在S3中为是)，ECU 11开始预热控制，并通过包含的计数器11c开始计时(S5)。

在预热控制中，ECU 11首先执行第一处理。具体地，ECU 11将发动机13设定为空转状态(S7)，并完全打开废气旁通阀55(S9)。因此，已经从排气歧管52流入排气通路42中的排气在绕过涡轮53时通过旁通通路54，并流到催化转化器56。由于发动机13是空转的，因此排气的流量低并且流速低。因此，排气从催化转化器56的上游侧端面以一定范围扩散而流入。

然后，ECU 11判定是否已经经过第一设定时间段(S11)。当尚未经过第一设定时间段时(在S11中为否)，在第二处理开始时，未活化能够净化排气的量的催化剂，因此ECU 11继续第一处理。

当已经经过第一设定时间段时，可以得出结论：在第二处理开始时已活化了允许净化排气的量的催化剂。因此，当已经经过第一设定时间段时(在S11中为是)，ECU 11开始第二处理。具体地，ECU 11将发动机13的转速设定为比空转转速的规定转速高(S13)，并且完全关闭废气旁通阀55(S15)。因此，已经作为旁通涡轮53流过旁通通路54的排气不再流过旁通通路54，而是流过排气通路42，并且涡轮53旋转。当涡轮53旋转时，产生排气涡旋。当排气的涡旋流到催化转化器56时，整个催化转化器56中的催化剂可以被活化。由于排气的流速高于第一处理中的流速，因此可以较早完成催化转化器56的预热。

ECU 11判定从第二处理开始起是否已经经过了第二设定时间段(S17)。例如，可以基于从开始预热控制起是否已经经过了第三设定时间段(第一设定时间段和第二设定时间段之和)来判定从第二处理开始起是否已经经过了第二设定时间段。可以通过从第一处理向第二处理的切换中新开始的时间计数来判定从第二处理开始起是否已经经过了第二设定时间段。

当自第二处理开始起尚未经过第二设定时间段时(在S17中为否)，整个催化转化器56的预热尚未完成，因此ECU 11继续第二处理。

当从第二处理开始起已经经过了第二设定时间段时，可以得出结论：整个催化转化器56的预热已经完成。因此，当从第二处理开始起已经经过了第二设定时间段时(在S17中为是)，ECU 11判定催化转化器56的预热已经完成，退出预热控制，并且退出该处理。

如上所述，在根据本实施例的车辆10中，执行包括第一处理和第二处理的预热控制，以便预热催化转化器56。在第一处理中，催化转化器56的上游侧区域中的催化剂被相对均匀地活化。然后，在第二处理中，可以通过旋转涡轮53来活化整个催化转化器56中的催化剂，以产生排气涡旋并使排气涡旋流向催化转化器56。

当在车辆10保持停止的同时开始预热控制时，在预热控制期间车辆10不必需保持停止。例如，在执行排气流量低的第一处理的同时，用户可以通过对加速器操作来要求驱动力。即使在这种情况下，混合动力车辆也将能够通过使用蓄电装置18中的电力来确保驱动力。因此，即使当通过继续第一处理来降低排气的流量时，也可以响应于用户对加速器的操作并且可以抑制驾驶性能的劣化。

(变型)

在实施例中，基于从排气提供给催化转化器56的热量来设定执行第一处理的第一设定时间段。具体地，将第一设定时间段设定为通过执行第一处理来活化催化剂所需的时间段，该催化剂的量允许在第二处理开始时适当地净化排气。然而，例如，提供了能够检测催化转化器56的上游侧区域中的催化剂的温度的催化剂温度传感器。当催化转化器56的上游侧区域中的催化剂的温度超过阈值温度Tth时，可以退出第一处理，并且可以执行第二处理。

图9是示出根据变型的发动机13的示例性构造的图。图9与图2的不同之处在于，在催化转化器56的上游侧区域中还具有能够检测催化剂温度的催化剂温度传感器77。由于图9在其他方面与图2相同，因此将不重复描述。

催化剂温度传感器77检测催化转化器56的上游侧区域中的催化剂的温度，并将表示检测结果的信号输出至ECU 11。更具体地，例如，设置催化剂温度传感器77以检测在第二处理开始时为了净化排气而需要活化的区域与其他区域之间的边界附近的催化剂温度。

当催化剂温度传感器77检测到的温度超过阈值温度Tth时，ECU11判定已经活化了能够在第二处理开始时适当地净化排气的量的催化剂，退出第一处理，并且开始第二处理。

此外，根据如上所述的基于催化剂温度传感器77所检测到的温度在第一处理和第二处理之间进行切换的构造，可以实现与实施例相同的效果。

尽管已经描述了本公开的实施例，但是应当理解，本文公开的实施例在各个方面都是说明性的而非限制性的。本公开的范围由权利要求的条款限定，并且意图包括与权利要求的条款等同的范围和含义内的任何变型。

Claims (4)

1.一种混合动力车辆，包括：

内燃机，所述内燃机包括涡轮增压器；

催化剂，所述催化剂净化排气，所述催化剂被设置在所述涡轮增压器的涡轮的下游的排气通路中；

旁通通路，所述旁通通路从所述涡轮的上游的排气通路分支出来，绕过所述涡轮，并且与所述催化剂的上游的所述排气通路汇合；

废气旁通阀，所述废气旁通阀调节流过所述旁通通路的排气的流量；以及

控制器，所述控制器在起动所述内燃机时执行用于预热所述催化剂的预热控制，其中：

所述预热控制包括第一处理和第二处理，

在所述第一处理中，所述控制器将所述内燃机设定到空转状态，并且将所述废气旁通阀控制到第一开度或更大，并且

在所述第一处理之后的所述第二处理中，所述控制器增大所述内燃机的转速并且通过将所述废气旁通阀控制到第二开度或更小来使所述涡轮旋转，所述第二开度小于所述第一开度。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，还包括：

旋转电机；以及

行星齿轮机构，所述内燃机、所述旋转电机和输出轴被连接到所述行星齿轮机构，其中：

在所述第二处理中，所述控制器通过控制所述旋转电机来增大所述内燃机的转速。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其中：

在执行所述第一处理持续了规定时间段之后执行所述第二处理，并且

基于在所述第一处理中引入到所述催化剂中的热量来设定所述规定时间段。

4.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，还包括温度传感器，所述温度传感器检测所述催化剂的上游侧的温度，其中：

当在所述第一处理期间来自所述温度传感器的检测值超过阈值温度时，所述控制器执行所述第二处理。

Images