CN115667681A - 内燃机的控制方法以及控制装置 - Google Patents

Abstract

内燃机(1)在排气通路(2)具有电加热催化剂(5)。如果检测出车门打开，则对电加热催化剂(5)进行预热。如果在预热中发动机控制器(8)的电源丧失，则失去发动机控制器(8)所具有的推定温度的信息。发动机控制器(8)在电源恢复之后，直至经过用于使电加热催化剂(5)的温度降低的冷却期间为止，禁止针对电加热催化剂(5)的通电。在经过冷却期间之后，再次开始预热。

Description

内燃机的控制方法以及控制装置

技术领域

本发明涉及在排气系统具有电加热催化剂的内燃机的控制方法以及控制装置。

背景技术

已知为了改善内燃机刚冷启动之后的排气性能而将能够通过通电进行强制加热的电加热催化剂用于排气系统。在内燃机启动之前预先对电加热催化剂通电预热，由此能够在启动后尽早获得排气净化作用。

专利文献1中公开了如下内容，即，直至通电量的总和达到目标通电量为止而进行电加热催化剂的通电。另外，形成为如下结构，即，在根据内燃机的启动要求而中断了通电的情况下，考虑到预热中断中的冷却量而增大重新开始预热后的通电量。

通常难以直接对电加热催化剂的温度进行检测，例如通过通电开始之后的通电量的累计计算等而逐次推定预热中的电加热催化剂的温度。然而，如果在预热中因某种无法预料的原因导致发动机控制器的电源暂时丧失，则会失去推定温度的信息。因此，在电源恢复时，从初始状态起进行与通常的冷启动时相同的预热，假设如果重新开始对电加热催化剂保持高温进行预热，则电加热催化剂有可能被过度加热而导致电加热催化剂的故障。专利文献1中并未公开这种问题。

专利文献1：日本特开2015-075068号公报

发明内容

关于本发明，在因发动机控制器的电源丧失而使得推定温度的信息在预热中丧失时，在发动机控制器的电源恢复之后，直至经过用于使电加热催化剂的温度降低的冷却期间为止，禁止电加热催化剂的通电。

通过这样设定冷却期间，从而直至电加热催化剂的温度降低至即使进行通常的预热也不会导致温度的过度升高的程度的温度为止而禁止通电，能够可靠地保护电加热催化剂。

附图说明

图1是概略地表示本发明所涉及的内燃机的系统结构的说明图。

图2是表示第1实施例的处理流程的流程图。

图3是表示第2实施例的处理流程的流程图。

图4是表示伴随着预热中的时间经过的电加热催化剂的温度以及SOC的变化的时序图。

图5是表示对电加热催化剂的通电停止后的温度降低的状态的特性图。

图6是表示SOC的变化量ΔSOC与作为冷却期间的时间tc2的关系的特性图。

图7是表示与第3实施例对应的内燃机的系统结构的说明图。

图8是表示第3实施例的处理流程的流程图。

图9是表示与第4实施例对应的内燃机的系统结构的说明图。

图10是表示第4实施例的处理流程的流程图。

具体实施方式

图1是概略地表示本发明所涉及的内燃机1的系统结构的说明图。内燃机1例如是以汽油为燃料的火花点火式内燃机。关于并非混合动力车辆的车辆，内燃机1与变速器一起搭载于车辆，以内燃机1的输出直接对车辆进行驱动。关于所谓并联混合动力车辆，内燃机1与电动机一起搭载于车辆，利用电动机与内燃机1这两者作为行驶驱动源。关于所谓串联混合动力车辆，内燃机1用于对发电机进行驱动，以发电所得的电力进行基于电动机的行驶。

内燃机1具有进气系统(未图示)以及排气系统。构成排气系统的排气通路2从内燃机1向车辆后端延伸。为了对内燃机1排出的排气进行净化，催化剂装置设置于排气系统。作为催化剂装置，在图示例子中，包括：在排气通路2中设置于排气歧管2a的出口附近的预催化剂3；以及位于比该预催化剂3更靠下游侧的位置、且配置于车辆的地板下的主催化剂4。

预催化剂3还包含：构成该预催化剂3的上游侧部分的电加热催化剂5；以及构成下游侧部分的催化剂6，两者收容于1个壳体内。电加热催化剂5例如将通过通电而发热的发热体作为催化剂载体，形成为在其表面将三元催化剂、氧化催化剂的适当的催化剂金属作为浆液而涂敷的结构。或者，可以是使得独立的加热器与催化剂载体组合的结构。催化剂6例如在形成有微细通路的单片陶瓷载体的表面将三元催化剂、氧化催化剂的适当的催化剂金属作为浆液而涂敷。

与催化剂6相同地，主催化剂4例如是在形成微细通路的单片陶瓷载体的表面将三元催化剂、氧化催化剂的适当的催化剂金属作为浆液而涂敷的结构。

此外，还可以形成为使得对排气微粒进行捕集的微粒过滤器与预催化剂3、主催化剂4的一部分组合的结构。

电加热催化剂5的通电由发动机控制器8控制。此外，在图示例中，发动机控制器8将对车辆的一般的电气部件进行电力供给的12伏电池(未图示)作为电源，与此相对，电加热催化剂5将能够进行更大的电力供给的48伏电池(未图示)作为电源。电加热催化剂5经由继电器、开关元件等而从48伏电池接受电力供给。此外，可以将12伏电池设为电加热催化剂5的电源。

发动机控制器8执行以基于内燃机1的未图示的燃料喷射阀的燃料喷射量、喷射时机的控制、基于未图示的火花塞的点火时机的控制、未图示的节流阀的开度控制等为代表的内燃机1的各种控制。作为上述内燃机1的控制之一，对用于冷启动时的电加热催化剂5的预热的通电进行控制。从各种传感器、其他控制器将多个检测信号输入至发动机控制器8。例如，作为代表性的传感器，将对内燃机1的吸入空气量进行检测的空气流量计11、对内燃机1的旋转速度进行检测的曲轴转角传感器12、对冷却水温进行检测的水温传感器13、对润滑油温度进行检测的油温传感器14、为了空燃比反馈控制在排气通路2对排气空燃比进行检测的空燃比传感器15等的检测信号输入至发动机控制器8。另外，监视对电加热催化剂5进行电力供给的48伏电池的状态的电池控制器16，将表示该48伏电池的充电量即SOC的信号供给至发动机控制器8。并且，作为用于在内燃机1启动前开始预热的触发条件，对车辆的驾驶席车门的打开动作进行检测的车门开关17与发动机控制器8连接。

在该实施例中，基本上在车辆的驾驶席车门打开时，开始对电加热催化剂5通电，即，开始电加热催化剂5的预热。此外，在根据冷却水温等而表示处于暖机状态的情况下不进行预热。在预热开始之后，通过对电加热催化剂5的通电量的累计计算等而逐次推定电加热催化剂5的温度。如果该推定温度达到规定温度，则判断为预热完毕而结束对电加热催化剂5的通电。

在进行这种预热的过程中，在正常的预热完毕之前，如果因某种无法预料的原因导致发动机控制器8的电源暂时丧失，则会失去推定温度的信息。在这种情况下，如果在电源恢复时重新开始通常的预热，则有时电加热催化剂5变为过高的温度，并非为优选。作为发动机控制器8的电源丧失的例子，能举出成为发动机控制器8的电源的12伏电池的更换、电源线的断线、瞬间的电压下降等。

在本发明中，为了针对这种暂时的电源丧失而保护电加热催化剂5，在使得电加热催化剂5的温度暂时降低之后许可预热的开始。

图2是表示第1实施例的处理流程的流程图。此外，该流程图并非表示计算机程序本身的图，而是按照时间序列表示处理流程的说明性的流程图。首先，如果检测出驾驶席车门已打开，则开始对电加热催化剂5(在流程图等中简记作EHC)的通电即预热(步骤1)。然后，判定是否产生了发动机控制器8(流程图等中简记作ECM)的电源丧失(切断)的现象(步骤2)。如果直至预热完毕为止而发动机控制器8的电源未丧失，则如前所述那样通过使电加热催化剂5的推定温度达到规定温度而结束通电。

在发动机控制器8的电源被切断时，与此相伴而停止对电加热催化剂5的通电(步骤3)。然后，如果发动机控制器8的电源恢复(步骤4)，则发动机控制器8开始对该电源恢复的时刻之后的经过时间进行测量的计时器t的测量(步骤5)。而且，将该计时器t的值与预先设定的规定的阈值tc1进行对比(步骤6)。在计时器t的值即电源恢复之后的经过时间小于或等于阈值tc1的期间，如步骤9所示，禁止对电加热催化剂5的通电(预热)。另外，如果在该期间存在内燃机1的启动要求，则如步骤10所示，不经由电加热催化剂5的预热而启动内燃机1。

如果电源恢复之后的经过时间t超过阈值tc1，则如步骤7所示，如通常那样执行对电加热催化剂5的通电即预热。即，再次执行视为电加热催化剂5处于冷机状态的初期之后的预热。而且，根据内燃机1的启动要求而启动内燃机1(步骤8)。此外，预热所需的时间例如为几秒左右。

阈值tc1相当于自然散热的冷却期间，设定为对于电加热催化剂5(特别是该加热器部分)降低至某个温度(即使重新开始预热也不会产生障碍的温度)足够的时间，假定在直至发动机控制器8的电源丧失为止的期间电加热催化剂5的温度已经升高至预热完毕温度。例如为几十秒～几分钟左右。即，无法测量从电源丧失起直至电源恢复为止的时间，因此还考虑在电源恢复时电加热催化剂5处于预热完毕温度附近的可能性而对于所需时间固定设定冷却期间。

这样，在上述第1实施例中，在因发动机控制器8的电源丧失而使得推定温度的信息在预热中丧失时，在发动机控制器8的电源恢复之后，直至经过用于使电加热催化剂5的温度降低的冷却期间为止，禁止电加热催化剂5的通电。因此，避免因再次预热(通电)导致电加热催化剂5的温度过度升高。

接下来，图3是表示第2实施例的处理流程的流程图。步骤11～15与第1实施例的步骤1～5相同地，如果检测出驾驶席车门已打开，则开始针对电加热催化剂5的通电即预热(步骤11)。然后，判定是否产生了发动机控制器8的电源丧失(切断)的现象(步骤12)。

在发动机控制器8的电源被切断时，与此相伴而停止针对电加热催化剂5的通电(步骤13)。然后，如果发动机控制器8的电源恢复(步骤14)，则发动机控制器8开始对该电源恢复的时刻之后的经过时间进行测量的计时器t的测量(步骤15)。

这里，在第2实施例中，作为表示从针对电加热催化剂5的通电开始起直至通电中断(发动机控制器8的电源丧失)为止的期间的通电量的参数，求出48伏电池的SOC的变化量ΔSOC，基于该ΔSOC而决定相当于冷却期间的阈值tc2(步骤16)。

此后的流程与第1实施例相同，在步骤17中，将计时器t的值与上述阈值tc2进行对比。在计时器t的值即电源恢复之后的经过时间小于或等于阈值tc2的期间，如步骤20所示，禁止针对电加热催化剂5的通电(预热)。另外，如果在该期间存在内燃机1的启动要求，则如步骤21所示，不经由对电加热催化剂5的预热而启动内燃机1。

如果电源恢复之后的经过时间t超过阈值tc2，则如步骤18所示，如通常那样执行针对电加热催化剂5的通电即预热。即，再次执行视为电加热催化剂5处于冷机状态的初期之后的预热。而且，根据内燃机1的启动要求而启动内燃机1(步骤19)。

在该第2实施例中，与第1实施例相比，将作为直至重新开始预热为止的等待时间的冷却期间设定得短。即，图4表示与电源丧失前的通电开始之后的经过时间相应的SOC与电加热催化剂5(特别是其加热器部分)的变化。如图所示，随着驾驶席车门的打开动作等而开始预热，电加热催化剂5的温度逐渐升高，并且48伏电池的充电量即SOC逐渐降低。如果发动机控制器8的电源丧失，则此后的电加热催化剂5的温度(推定温度)不明。另一方面，关于SOC，通电开始时刻的SOC的值SOC1储存于发动机控制器8或电池控制器16的非易失性存储器。而且，电源恢复时刻的SOC的值SOC2是利用电池控制器16例如基于48伏电池的电压而进行推定的。因此，能够求出两者之差ΔSOC(＝SOC1-SOC2)，该SOC的变化量ΔSOC基本上与在从预热开始起直至电源丧失为止的期间对电加热催化剂5赋予的热量、进而电源丧失时刻的电加热催化剂5的温度相关。

无法准确地获知电源恢复时刻的电加热催化剂5的温度，但至少不会超过电源丧失时刻的温度。图5表示电加热催化剂5的电源恢复时刻的温度以及伴随着此后的自然冷却的时间经过的温度变化，电源恢复时刻的推定温度越高，降低至某个温度(即使重新开始预热也不会产生障碍的温度)所需的时间越长。此外，图中的数值是一个例子。

因此，根据这种关系，如图6所示，能够根据SOC的变化量ΔSOC而设定作为阈值tc2的时间，变化量ΔSOC越大，设定越大的阈值tc2。

这样，在上述第2实施例中，对电源丧失时刻的电加热催化剂5的温度进行推定而设定作为冷却期间的阈值tc2，因此作为直至重新开始预热为止的等待时间的冷却期间比以预热完毕温度为前提的第1实施例更短，能够尽早重新开始预热。

接下来，图8表示第3实施例的流程图，另外，图7表示与该第3实施例对应的内燃机1的系统结构。

如图7所示，第3实施例应用于作为所谓串联混合动力车辆而对发电机21进行驱动的内燃机1。关于串联混合动力车辆，驱动轮由未图示的行驶用电机驱动，内燃机1用于发电。

在第3实施例中，如后所述，在电加热催化剂5的冷却期间，以由电机/发电机构成的发电机21为驱动源而进行内燃机1的电力运行(motoring)。通过该电力运行使得气体从内燃机1的进气系统向排气系统流动，因此强制地对电加热催化剂5进行冷却。

另外，在该实施例中，在电加热催化剂5的下游侧(出口侧)配置有对从电加热催化剂5通过的气体的温度进行检测的温度传感器22。在优选的一个实施例中，温度传感器22在预催化剂3的壳体中配置于上游侧的电加热催化剂5与下游侧的催化剂6的边界附近。如果通过电力运行使得气体在预催化剂3流通，则利用温度传感器22测定与电加热催化剂5的温度相应的检测值。因此，在气体流通的期间，能够利用温度传感器22实质上检测出电加热催化剂5的温度。

在图8的流程图中，步骤31～35与第1实施例的步骤1～5相同，如果检测出驾驶席车门已打开，则开始针对电加热催化剂5的通电即预热(步骤31)。然后，判定是否产生了发动机控制器8的电源丧失(切断)的现象(步骤32)。

在发动机控制器8的电源被切断时，与此相伴而停止针对电加热催化剂5的通电(步骤33)。然后，如果发动机控制器8的电源恢复(步骤34)，则发动机控制器8开始对该电源恢复的时刻之后的经过时间进行测量的计时器t的测量(步骤35)。

这里，在第3实施例中，利用发电机21使内燃机1进行电力运行(步骤36)。通过该电力运行如上所述那样使气体从电加热催化剂5流通而进行强制的冷却。

在接下来的步骤37中，将计时器t的值与阈值tc3进行对比。阈值tc3是以基于电力运行的强制冷却为前提而适当地设定的。在计时器t的值即电源恢复之后的经过时间小于或等于阈值tc3的期间，如步骤41所示，禁止针对电加热催化剂5的通电(预热)。另外，如果在该期间存在内燃机1的启动要求，则如步骤42所示，不经由电加热催化剂5的预热而启动内燃机1。

如果电源恢复之后的经过时间t超过阈值tc3，则如步骤38所示，如通常那样执行针对电加热催化剂5的通电即预热。即，再次执行视为电加热催化剂5处于冷机状态的初期之后的预热。而且，根据内燃机1的启动要求而启动内燃机1(步骤39)。

这里，在该第3实施例中，进一步在步骤40中将利用温度传感器22检测出的电加热催化剂5的温度Tec与阈值温度T1进行对比，在经过时间t小于或等于阈值tc3的期间，在电加热催化剂5的温度Tec小于或等于阈值温度T1的情况下，许可预热的重新开始。

这样，在第3实施例中，通过使内燃机1电力运行而能够进行电加热催化剂5的强制冷却。因此，与自然冷却的情况相比，能够缩短直至作为预热重新开始为止的等待时间的冷却期间。

另外，通过电力运行生成排气通路2内的气体流动，从而能够利用下游的温度传感器22检测电加热催化剂5的温度。因此，实际上能够检测出电加热催化剂5降低至阈值温度T1而进行预热的重新开始。

此外，在第3实施例中，与第1实施例同样地固定设定经过时间t的阈值tc3，但也可以与第2实施例同样地基于SOC的变化量ΔSOC而将阈值tc3设定为可变。

另外，该第3实施例不局限于串联混合动力车辆，只要是能够利用某种外部驱动源驱动内燃机1的结构就能够应用。

接下来，图10表示第4实施例的流程图，另外，图9表示与该第4实施例对应的内燃机1的系统结构。

如图9所示，第4实施例构成为具有能够对排气通路2的电加热催化剂5供给二次空气的二次空气泵31。二次空气泵31经由二次空气通路31a而与电加热催化剂5上游侧的排气通路2连接。

在第4实施例中，如后所述，在电加热催化剂5的冷却期间，对二次空气泵31进行驱动，基于二次空气的流通而进行电加热催化剂5的强制冷却。

另外，在该实施例中，与第3实施例相同地，在电加热催化剂5的下游侧(出口侧)配置有对从电加热催化剂5通过的气体的温度进行检测的温度传感器22。在优选的一个实施例中，温度传感器22在预催化剂3的壳体中配置于上游侧的电加热催化剂5与下游侧的催化剂6的边界附近。二次空气在预催化剂3流通，从而与第3实施例相同地，能够利用温度传感器22实质上对电加热催化剂5的温度进行检测。

除了步骤56以外，图10的流程图与图8的第3实施例的流程图相同。即，如果检测出驾驶席车门已打开，则开始针对电加热催化剂5的通电即预热(步骤51)。然后，判定是否产生了发动机控制器8的电源丧失(切断)的现象(步骤52)。

在发动机控制器8的电源被切断时，与此相伴而停止针对电加热催化剂5的通电(步骤53)。然后，如果发动机控制器8的电源恢复(步骤54)，则发动机控制器8开始对该电源恢复的时刻之后的经过时间进行测量的计时器t的测量(步骤55)。

这里，在第4实施例中，取代第3实施例的电力运行而使二次空气泵31工作(步骤56)。通过该二次空气的供给使气体在电加热催化剂5流通而进行强制冷却。

在接下来的步骤57中，将计时器t的值与阈值tc4进行对比。阈值tc4是以基于二次空气供给的强制冷却为前提而适当地设定的。在计时器t的值即电源恢复之后的经过时间小于或等于阈值tc4的期间，如步骤61所示，禁止针对电加热催化剂5的通电(预热)。另外，如果在该期间存在内燃机1的启动要求，则如步骤62所示，不经由电加热催化剂5的预热而启动内燃机1。

如果电源恢复之后的经过时间t超过阈值tc4，则如步骤58所示，如通常那样执行针对电加热催化剂5的通电即预热。即，再次执行视为电加热催化剂5处于冷机状态的初期之后的预热。而且，根据内燃机1的启动要求而启动内燃机1(步骤59)。

另外，在步骤40中，将利用温度传感器22检测出的电加热催化剂5的温度Tec与阈值温度T1进行对比，在经过时间t小于或等于阈值tc4的期间，在电加热催化剂5的温度Tec小于或等于阈值温度T1的情况下，许可预热的重新开始。

这样，在第4实施例中，通过二次空气供给能够进行电加热催化剂5的强制冷却。因此，与自然冷却的情况相比，能够缩短直至预热重新开始为止的等待时间的冷却期间。

另外，与第3实施例相同地，生成排气通路2内的气体流动，从而能够利用下游的温度传感器22对电加热催化剂5的温度进行检测。因此，实际上能够检测出电加热催化剂5降低至阈值温度T1而进行预热的重新开始。

此外，在第4实施例中，与第1实施例同样地固定设定经过时间t的阈值tc4，但也可以与第2实施例同样地基于SOC的变化量ΔSOC而将阈值tc3设定为可变。

Claims (7)

1.一种内燃机的控制方法，该内燃机在排气系统具有电加热催化剂，在内燃机启动之前对电加热催化剂通电而开始预热，直至逐次推定出的电加热催化剂的推定温度达到规定温度为止而进行预热，其中，

在因发动机控制器的电源丧失而使得推定温度的信息在预热中丧失时，

在发动机控制器的电源恢复之后，直至经过用于使电加热催化剂的温度降低的冷却期间为止，禁止电加热催化剂的通电。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制方法，其中，

将上述冷却期间固定地设定为在电源恢复时视为电加热催化剂处于上述规定温度的情况下所需的规定时间。

3.根据权利要求1所述的内燃机的控制方法，其中，

根据预热开始时刻的电池的充电量以及电源恢复时的电池的充电量而求出直至电源丧失为止的电加热催化剂的通电量，上述通电量越大，可变地将上述冷却期间设定为越长的时间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制方法，其中，

在上述冷却期间，利用外部驱动源使内燃机电力运行而使得空气在电加热催化剂流通。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制方法，其中，

在上述冷却期间，利用二次空气泵从上述排气系统的电加热催化剂上游侧进行二次空气的供给。

6.根据权利要求4或5所述的内燃机的控制方法，其中，

在上述电加热催化剂的下游侧设置温度传感器，在基于该温度传感器的检测温度判定为电加热催化剂已温度降低时，结束冷却期间。

7.一种内燃机的控制装置，其构成为具有：

内燃机，其在排气系统具有电加热催化剂；以及

发动机控制器，其在内燃机启动之前对电加热催化剂通电而开始预热，直至逐次推定出的电加热催化剂的推定温度达到规定温度为止而进行预热，其中，

上述发动机控制器以如下方式构成，即，在因该发动机控制器的电源丧失而使得推定温度的信息在预热中丧失时，在电源恢复之后，直至经过用于使电加热催化剂的温度降低的冷却期间为止，禁止电加热催化剂的通电。

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