DE102005024387A1 - Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung, mit elektronischer Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung ausgestattetes Fahrzeug und elektronisches Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren - Google Patents

Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung, mit elektronischer Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung ausgestattetes Fahrzeug und elektronisches Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren Download PDF

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Abstract

Unter Voraussetzung, daß das Soll-Moment für eine Brennkraftmaschine gleich 0 ist, daß die beobachtete Katalysatortemperatur in einem ermittelten Temperaturbereich, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, liegt und daß die Brennkraftmaschine unabhängig von der Erfüllung einer vorgegebenen Kraftstoffunterbrechungs-Bedingung ohne Kraftstoffunterbrechung leer läuft, bestimmt das Steuerverfahren der Erfindung, ob eine zuvor bestimmte Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung erfüllt ist (Schritt S300). Nach Erfüllung der zuvor bestimmten Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung bestimmt das Steuerverfahren anschließend, ob der Abgaskatalysator stark belastet wird (Schritt S320). Die Brennkraftmaschine läuft leer (Schritt S320), wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird. Das relativ kühle Abgas aus der leer laufenden Brennkraftmaschine kühlt den Abgaskatalysator zwangsweise. Dies verhindert, daß der Abgaskatalysator heiß bleibt. Wenn in Schritt S320 eine niedrige Last auf den Abgaskatalysator wirkt, wird die Brennkraftmaschine dagegen angehalten (Schritt S330). Das Anhalten der Brennkraftmaschine unterbricht den Luftstrom durch den Abgaskatalysator. Der Abgaskatalysator wird somit keiner mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt und auch bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung und ein Fahrzeug, das mit der elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung ausgestattet ist, sowie ein entsprechendes Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Eine bekannte Fahrzeug-Steuervorrichtung unterbricht vorübergehend die Kraftstoffeinspritzung, um die Kraftstoff-Verbrauchswerte zu verbessern, wenn eine Drosselklappe ganz geschlossen ist und die Drehzahl der Brennkraftmaschine nicht unter einem vorgegebenen Wert liegt (zum Beispiel wenn das Fahrzeug einen Hang hinunter fährt, ohne daß der Fahrer das Gaspedal niedertritt). Ein Drehen der Brennkraftmaschine bei unterbrochener Kraftstoffzufuhr hält den Luftstrom durch den Motor aufrecht und bewirkt daher eine magere Abgasatmosphäre. Ein Abgaskatalysator wird erheblich verschlechtert, wenn er bei hohen Temperaturen einer mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt wird. Eine im japanischen Patentoffelegungs-Blatt Nr. 10-196433 vorgeschlagene Technik verhindert die Kraftstoffunterbrechung, wenn entweder die Einlaßtemperatur oder die Auslaßtemperatur des Abgaskatalysators einen vorgegebenen hohen Wert überschreitet, um dadurch eine wesentliche Verschlechterung des Abgas katalysators zu vermeiden. In einer anderen vorgeschlagenen Fahrzeug-Steuervorrichtung, die im japanischen Patentoffenlegungs-Blatt Nr. 9-154205 vorgeschlagen wird, wird die Brennkraftmaschine gemäß der Fahrsituation des Fahrzeugs angehalten und neu gestartet, um die Kraftstoff-Verbrauchswerte zu verbessern.
  • Das Fahrzeug kann in eine Fahrsituation kommen, die das Anhalten der Brennkraftmaschine unter einer Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung erfordert, welche durchgeführt wird, um eine wesentliche Verschlechterung des Abgaskatalysators zu verhindern. In diesen Fällen kann es vorkommen, daß der Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung Vorrang gewährt wird und die Brennkraftmaschine nicht angehalten wird, um eine wesentliche Verschlechterung des Abgaskatalysators zu verhindern. Diese Verhinderung des Brennkraftmaschinen-Halts führt jedoch zu schlechten Kraftstoff-Verbrauchswerten. Der automatische Brennkraftmaschinen-Halt bei fahrendem Fahrzeug oder bei einem kurzen Halt des Fahrzeugs, zum Beispiel an einer Verkehrsampel, ist eines der Merkmale von Hybridfahrzeugen, die mit sowohl einer Brennkraftmaschine als auch einem Motor als Leistungsquelle ausgestattet sind, und von Fahrzeugen, die einer Leerlauf-Anhaltesteuerung unterliegen. Speziell in solchen Fahrzeugen ist es wichtig, den automatischen Brennkraftmaschinen-Halt bei gleichzeitiger Verhinderung einer wesentlichen Verschlechterung des Abgaskatalysators durchzuführen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung und eines entsprechenden Verfahrens, die eine gute Ausgewogenheit zwischen der Verhinderung einer wesentlichen Verschlechterung des Abgaskatalysators und verbesserten Kraftstoff-Verbrauchswerten durch Anhalten der Brennkraftmaschine sicherstellen. Ein Ziel der Erfindung ist außerdem die Bereitstellung eines Fahrzeugs, das mit der elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung ausgestattet ist.
  • Um die obigen und andere damit zusammenhängende Ziele zumindest teilweise zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung auf eine elektronische Steuervorrichtung gerichtet, die eine Brennkraftmaschine steuert. Die elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung schließt folgendes ein: eine Brennkraftmaschine, die Vebrennungsenergie, welche durch die Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-Mischung erzeugt wird, in kinetische Energie umwandelt; einen Abgaskatalysator, der das Abgas aus der Brennkraftmaschine reinigt; eine Kraftstoff-Einspritzeinheit, welche den Kraftstoff in die Brennkraftmaschine spritzt; ein Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuermodul, das die Kraftstoff-Einspritzeinheit so steuert, daß sie die Kraftstoffeinspritzung unabhängig von der Erfüllung einer vorgegebenen Kraftstoff-Unterbrechungsbedingung aufrechterhält, und das die Brennkraftmaschine leer laufen läßt, wenn die Temperatur des Abgaskatalysators in einem festgestellten Temperaturbereich, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, oder einem festgestellten Temperaturbereich, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, liegt; und ein Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Steuermodul, das die Brennkraftmaschine nach Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung anhält und die Brennkraftmaschine neu startet, sobald danach eine vorgegebene Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung erfüllt ist. Wenn während des Leerlaufenlassens der Brennkraftmaschine durch das Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuermodul die vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung erfüllt wird, läßt das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul die Brennkraftmaschine leer laufen, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, während es die Brennkraftmaschine anhält, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird.
  • Wenn die vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung während des Leerlaufenlassens der Brennkraftmaschine durch die Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung erfüllt wird, läßt die elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung der Erfindung die Brennkraftmaschine leer laufen, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, und hält die Brennkraftmaschine an, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird. Wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, kühlt das relativ kühle Abgas aus der leer laufenden Brennkraftmaschine den Abgaskatalysator zwangsweise herunter. Dies verhindert, daß der Abgaskatalysator heiß bleibt. Wenn dagegen der Abgaskatalysator schwach belastet wird, unterbricht das Anhalten der Brennkraftmaschine den Luftstrom durch den Abgaskatalysator. Der Abgaskatalysator wird daher keiner mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt und auch bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert. Diese Anordnung erreicht die gewünschte gute Ausgewogenheit zwischen der Verhinderung einer wesentlichen Verschlechterung des Abgaskatalysators und verbesserten Kraftstoff-Verbrauchswerten durch einen Brennkraftmaschinen-Halt. Der Grad der Katalysatorbelastung kann in einem voreingestellten Hochlastbereich für hoch genommen werden, während er außerhalb des vorgegebenen Hochlastbereichs für niedrig genommen wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine elektronische Steuervorrichtung gerichtet, die eine Brennkraftmaschine steuert. Die elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung schließt ein: eine Brennkraftmaschine, die Verbrennungsenergie, welche durch die Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-Mischung erzeugt wird, in kinetische Energie umwandelt; einen Abgaskatalysator, der Abgas aus der Brennkraftmaschine reinigt; und ein Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Steuermodul, das die Brennkraftmaschine nach Erfüllung einer voreingestellten Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung anhält und die Brennkraftmaschine neu startet, sobald danach eine voreingestellte Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung erfüllt wird. Wenn die voreingestellte Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung erfüllt ist, läßt das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Steuermodul die Brennkraftmaschine bei einer starken Katalysatorbelastung leer laufen, während es die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Katalysatorbelastung anhält.
  • Wenn die vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung während des Leerlaufens der Brennkraftmaschine erfüllt wird, läßt die elektronische Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung der Erfindung die Brennkraftmaschine bei einer hohen Katalysatorbelastung leer laufen, während sie die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Katalysatorbelastung anhält. Wenn der Katalysator stark belastet ist, kühlt das relativ kühle Abgas aus der leer laufenden Brennkraftmaschine den Abgaskatalysator zwangsweise herunter. Dies verhindert, daß der Katalysator heiß bleibt. Wenn dagegen der Abgaskatalysator schwach belastet ist, unterbricht ein Anhalten der Brennkraftmaschine den Luftstrom durch den Abgaskatalysator. Der Abgaskatalysator wird somit keiner mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt und auch bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert. Diese Anordnung erreicht die gewünschte gute Ausgewogenheit zwischen der Verhinderung einer wesentlichen Verschlechterung des Abgaskatalysators und verbesserten Kraftstoff-Verbrauchswerten durch den Brennkraftmaschinen-Halt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung der Erfindung kann das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Steuermodul den Grad der Belastung des Abgaskatalysators entsprechend der Wärmeenergie des Abgases bestimmen. Es ist besonders bevorzugt, die Wärmeenergie des Abgases über einen Zeitraum zu integrieren, um den Grad der Belastung des Abgaskatalysators zu bestimmen. Der Grad der Belastung des Abgaskatalysators hängt wesentlich von der Wärmeenergie des Abgases ab. Daher ist es günstig, die Grad der Belastung des Abgaskatalysators gemäß der Wärmeenergie des Abgases zu bestimmen. Hier ist der Ausdruck „Wärmeenergie des Abgases" nicht auf seine wörtliche Bedeutung beschränkt, sondern kann einen Parameter meinen, der eng mit der Wärmeenergie des Abgases zusammenhängt, beispielsweise einen Parameter, der sich mit einer Veränderung der Wärmeenergie des Abgases ändert. In der Ausgestaltung, wo die Wärmeenergie des Abgases über einen Zeitraum integriert wird, um den Grad der Belastung des Abgaskatalysators zu bestimmen, wird in einem bevorzugten Verfahren die Wärmeenergie des Abgases für jedes voreingestellte Zeitintervall berechnet, und die errechnete Wärmeenergie wird über den Zeitraum zwischen einem Zündzeitpunkt und dem gegenwärtigen Zeitpunkt integriert, um den Grad der Belastung des Abgaskatalysators zu bestimmen.
  • Das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Steuermodul kann die Temperatur und/oder die Strömungsrate des Abgases für die Wärmeenergie des Abgases nehmen. Der Grad der Belastung des Abgaskatalysators hängt wesentlich von der Temperatur und der Strömungsrate des Abgases ab. Daher ist es günstig, den Grad der Belastung des Abgaskatalysators gemäß der Temperatur und der Strömungsrate des Abgases zu bestimmen. Hier ist der Ausdruck „Temperatur des Abgases" nicht auf seine wörtliche Bedeutung beschränkt, sondern kann auch einen Parameter abgesehen von der Temperatur des Abgases meinen, welcher verwendet wird, um die Temperatur des Abgases zu bestimmen. Ebenso ist der Ausdruck „Strömungsrate des Abgases" nicht auf seine wörtliche Bedeutung beschränkt, sondern kann einen Parameter abgesehen von der Strömungsrate des Abgases meinen, der verwendet wird, um die Strömungsrate des Abgases zu bestimmen. Für die Strömungsrate des Abgases, das durch den Abgaskatalysator strömt, kann der Ansaugluftstrom genommen werden, der in die Brennkraftmaschine strömt. Die Luft, die in die Brennkraftmaschine strömt, bildet mit Kraftstoff eine Luft/Kraftstoff-Mischung. Das Abgas wird durch Verbrennung dieser Luft/-Kraftstoff-Mischung erzeugt. Der Ansaugluftstrom, der in die Brennkraftmaschine strömt, ist somit eng mit der Strömungsrate des Abgases korreliert.
  • In der elektronischen Steuervorrichtung der Erfindung schließt die vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung vorzugsweise die Bedingung ein, daß die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit in einem vorgegebenen Fahrzeug-Geschwindigkeitsbereich liegt, in dem ein Anhalten der Brennkraftmaschine zulässig ist. Der Fahrzeug-Geschwindigkeitsbereich, in dem ein Anhalten der Brennkraftmaschine zulässig ist, wird beispielsweise in einer elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuereinrichtung, die in einem Hybridfahrzeug eingebaut ist, so eingestellt, daß er nicht über einigen zehn km/h liegt (beispielsweise nicht über 65 km/h), während er in einer elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung, die in einem Fahrzeug mit Leerlauf-Anhaltesteuerung eingebaut ist, bei fast null liegt (beispielsweise nicht über 5 km/h).
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt die elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung ferner eine dreiwellige Leistungseingabe/-ausgabe-Einheit ein, in der die Leistung, die von einer Welle ausgegeben und an diese Welle abgegeben wird, aufgrund der Leistungen bestimmt wird, die von den beiden anderen der drei Wellen ausgegeben und an die beiden anderen Wellen ab gegeben werden, wobei es sich um eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, eine Verbindungswelle, die mit einem ersten Motorgenerator verbunden ist, und eine Antriebswelle des Fahrzeugs, die mit einem zweiten Motorgenerator verbunden ist, handelt. Die Brennkraftmaschine wird leer laufen gelassen, indem der Drehwiderstand des Rotors im ersten Motorgenerator auf null gesetzt wird, wodurch die Verbindungswelle leer läuft. Das Setzen des Drehwiderstands des Rotors im ersten Motorgenerator auf null bewirkt eine Leerdrehung der Verbindungswelle und trennt die Brennkraftmaschine von der Antriebswelle des Fahrzeugs. Dies entspricht der Neutralgangstellung. Die Brennkraftmaschine wechselt daher problemlos in den Leerlaufbetrieb oder den lastfreien Betrieb.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Fahrzeug gerichtet, das mit irgendeiner der oben beschriebenen elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtungen ausgestattet ist. So läßt das Fahrzeug der Erfindung, wenn während des Leerlaufenlassens der Brennkraftmaschine durch die Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung die vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung erfüllt ist, die Brennkraftmaschine leer laufen, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, während es die Brennkraftmaschine anhält, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird. Wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, kühlt das relativ kühle Abgas aus der leer laufenden Brennkraftmaschine den Abgaskatalysator zwangsweise herunter. Dies verhindert, daß der Abgaskatalysator heiß bleibt. Wenn dagegen der Abgaskatalysator schwach belastet wird, unterbricht das Anhalten der Brennkraftmaschine den Luftstrom durch den Abgaskatalysator. Der Abgaskatalysator wird somit keiner mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt und auch bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert. Durch diese Anordnung wird die gewünschte gute Ausgewogenheit zwischen der Verhinderung einer wesentlichen Verschlechterung des Abgaskatalysators und der Verbesserung der Kraftstoff-Verbrauchswerte durch das Anhalten der Brennkraftmaschine erreicht.
  • Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein elektronisches Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren gerichtet, mit dem die Brennkraftmaschine gesteuert wird. Das elektronische Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren schließt folgende Schritte ein: (a) Aufrechterhalten der Kraftstoffeinspritzung und Leerlaufenlassen der Brennkraftmaschine unabhängig davon, ob eine vorgegebene Kraftstoff-Unterbrechungsbedingung erfüllt ist, wenn die Temperatur eines Abgaskatalysators, der Abgas aus der Brennkraftmaschine reinigt, in einem festgestellten Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt; (b) wenn eine vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung während des Leerlaufenlassens der Brennkraftmaschine in Schritt (a) erfüllt ist, Leerlaufenlassen der Brennkraftmaschine, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, jedoch Anhalten der Brennkraftmaschine, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird; und (c) Neustarten der Brennkraftmaschine, sobald nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine in Schritt (b) eine vorgegebene Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung erfüllt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist ferner auf ein elektronisches Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren gerichtet, das die Brennkraftmaschine steuert. Das elektronische Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren schließt die folgenden Schritte ein: wenn eine vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung erfüllt ist, (a) Leerlaufenlassen der Brennkraftmaschine bei einer hohen Belastung des Abgaskatalysators, dagegen Anhalten der Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Belastung des Abgaskatalysators; und (b) Neustarten der Brennkraftmaschine nach Erfüllung der vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung nach einem Anhalten der Brennkraftmaschine in Schritt (a).
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  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt schematisch die Gestaltung eines Hybridfahrzeugs 10 in einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine 20;
  • 3 ist ein Ablaufschema, das eine Hybridsteuerroutine zeigt;
  • 4 zeigt ein Beispiel für ein Drehmomentbedarfs-Einstellungskennfeld;
  • 5 zeigt ein Verfahren, in dem ein optimaler Antriebspunkt festgesetzt wird;
  • 6 ist ein Beispiel für ein Nomogramm zum Bestimmen der Drehzahl einer Welle;
  • 7 ist ein Ablaufschema, das eine Brennkraftmaschinen-Steuerroutine darstellt;
  • 8 zeigt schematisch die Gestaltung eines Hybridfahrzeugs in einem modifizierten Aufbau; und
  • 9 zeigt schematisch die Gestaltung eines Hybridfahrzeugs in einem anderen modifizierten Aufbau.
  • BESTE WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt schematisch die Anordnung eines Hybridfahrzeugs 10 in einer Ausführungsform der Erfindung. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine 20, die in dem Hybridfahrzeug 10 der Ausführungsform eingebaut ist.
  • Wie in 1 dargestellt, schließt das Hybridfahrzeug 10 folgendes ein: eine Brennkraftmaschine 20, die Verbrennungsenergie, die durch die Verbrennung von Kraftstoff entsteht, in kinetische Energie umwandelt, eine elektronische Brennkraftmaschinen-Steuereinheit (Maschinen-ECU) 50, die das gesamte Brennkraftmaschinen-System steuert, einen dreiwelligen Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30, der mit einer Kurbelwelle 27 oder einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 20 verbunden ist, Motoren MG1 und MG2, die mit dem Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 verbunden und in der Lage sind, elektrische Leistung zu erzeugen, und eine elektronische Motor-Steuereinheit (Motor-ECU) 14, die die Leistungserzeugung und den Betrieb der Motoren MG1 und MG2 steuert. Das Hybridfahrzeug 10 schließt außerdem ein: eine Batterie 45, die elektrische Leistung zu und von den Motoren MG1 und MG2 überträgt, eine elektronische Batterie-Steuereinheit (Batterie-ECU) 46, die die Ladungssituation der Batterie 45 überwacht, eine Antriebswelle 17, die über einen Kettenriemen 156 mit einer Welle verbunden ist, die mit dem Leistungs- Distributions/Integrations-Mechanismus 30 in Verbindung steht, und eine elektronische Hybrid-Steuereinheit (Hybrid-ECU) 70, die das gesamte Hybridsystem steuert. Die Antriebswelle 17 ist über ein Differentialgetriebe 18 mit Antriebsrädern 17, 19 verbunden. Wie in 2 dargestellt, schließt das Hybridfahrzeug 10 ferner einen Katalysator 60 ein, der sich stromabwärts von der Brennkraftmaschine 20 befindet und dazu dient, das Abgas zu reinigen, und einen Katalysatortemperatursensor 63, der die Temperatur eines Abgaskatalysators 61 mißt, der in den Katalysator gepackt ist.
  • Bei der Brennkraftmaschine 20 handelt es sich um einen Verbrennungsmotor, der Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, wie Benzin, verbraucht, um Leistung auszugeben. Die Brennkraftmaschine 20 wird mit von einem Luftreiniger 21 gereinigter und über eine Drosselklappe 22 aufgenommener Luft versorgt, während sie mit Benzin versorgt wird, das von einem Injektor 23 (einer Kraftstoff-Einspritzeinheit) eingespritzt wird. Die angesaugte Luft und das eingespritzte Benzin bilden eine Luft/Kraftstoff-Mischung, die über ein Einlaßventil 24 in eine Brennkammer eingeführt wird und mit einem elektrischen Funken von einer Zündkerze 25 für eine explosionsartige Verbrennung gezündet wird. Hin- und Herbewegungen des Kolbens 26 mittels der Verbrennungsenergie der explosionsartigen Verbrennung werden in kinetische Energie umgewandelt, durch welche die Kurbelwelle 27 gedreht wird. Ein Kurbelwinkelsensor 67 ist an der Kurbelwelle 27 befestigt, um nach jeweils 10° Kurbelwinkel einen Impuls auszugeben. Die Drosselklappe 22 variiert ihren Neigungswinkel (ihren Öffnungsgrad) relativ zum Querschnitt einer Ansaugleitung, um den Luftstrom, der durch die Ansaugleitung gelangt, zu regulieren. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 22 wird von einem Drosselmotor 22a elektronisch variiert. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 22 wird von einem Drosselklappen-Positionssensor 22b an die Brennkraftmaschine ECU 50 übfestgestellt. Das Abgas aus der. Brennkraftmaschine 20 passiert eine Abgasleitung 64 und den Katalysator 60, um toxische Komponenten, die im Abgas enthalten sind, d.h. Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HC) und Stickoxide (NOx), zu entfernen, und wird an die Außenluft abgegeben. Ein Abgastemperatursensor 65 ist an der Abgasleitung 64 befestigt, um die Temperatur des Abgases zu messen, das durch die Abgasleitung 64 strömt.
  • Der Katalysator 60 ist mit der Abgasleitung 64 verbunden und ist mit dem Abgaskatalysator 61 gefüllt. Der Katalysatortemperatursensor 63 mißt die Temperatur des Katalysatorbetts des Abgaskatalysators 61. Ein NTC-Kennlinien-Thermistor wird als Katalysatortemperatursensor 63 verwendet, um hohe Abgastemperaturen selbst nahe 1000°C zu messen. Der Dreiwege-Katalysator, der als Abgaskatalysator 61 verwendet wird, schließt einen Oxidationskatalysator ein, wie Platin (Pt) oder Palladium (Pd), einen Reduktionskatalysator, wie Rhodium (Rh), und einen Co-Katalysator, wie Cer (CeO2). Der Oxidationskatalysator wandelt CO und HC, die im Abgas enthalten sind, in Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) um, während der Reduktionskatalysator das im Abgas enthaltene NOx zu Stickstoff (N2) und Sauerstoff (O2) umwandelt. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Luft/Kraftstoff-Mischung in einem Bereichsfenster liegt, das dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis nahe ist, sind die Adsorption und Zersetzung des NOx durch den Reduktionskatalysator mit der Oxidation von HC und CO durch oxidierende Komponenten, die im Verlauf der Adsorption und Zersetzung entstehen, in einem guten Gleichgewicht. Das heißt, der Dreiwege-Katalysator weist in diesem Bereichsfenster hohe Umwandlungsraten für sämtliche toxischen Komponenten HC, CO und NOx auf. Die Valenz des Cer (Ce) in Cerdioxid (CeO2) wechselt reversibel zwischen Trivalenz und Tetravalenz. CeO2 weist in einer mageren Abgasatmosphäre eine Änderung der Valenz von Trivalenz zu Tetravalenz auf und absorbiert und speichert Sauerstoff aus dem Abgas, während es in einer fetten Abgasatmosphäre eine Änderung der Ce-Valenz von Tetravalenz zu Trivalenz aufweist und Sauerstoff an das Abgas abgibt. Dies verhindert wirksam eine wesentliche Änderung der Atmosphäre in der Nachbarschaft des Oxidationskatalysators und des Reduktionskatalysators und erweitert somit den Fensterbereich. Wie im Fachgebiet gut bekannt ist, senkt die Einwirkung einer mageren Atmosphäre bei hohen Temperaturen (z.B. 750°C oder höher) auf den Abgaskatalysator 61 die Umwandlungsleistung des Abgaskatalysators 61. Dies kann teilweise auf ein Partikelwachstum und eine resultierende Abnahme der Oberflächen des Oxidationskatalysators und des Reduktionskatalysators zurückgeführt werden.
  • Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 ist als Mikroprozessor aufgebaut, der eine CPU 52, einen ROM 54, der verschiedene Verarbeitungsprogramme speichert, einem RAM 56, der Daten zwischenspeichert, und Eingabe- und Ausgabeports (nicht gezeigt) einschließt. Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 empfängt über ihren Eingabeport von verschiedenen Sensoren verschiedene Signale, welche die aktuelle Situation der Brennkraftmaschine 20 darstellen. Der Brennkraftmaschinen-ECU 50 wird über ihren Eingabeport beispielsweise folgendes übfestgestellt: der Ansaugluft-Durchsatz der Brennkraftmaschine 20 von einem Luftströmungsmesser 28, der Öffnungsgrad der Drosselklappe von einem Drosselklappen-Positionssensor 22b, die Katalysatortemperatur von einem Katalysatortemperatursensor 63, die Abgastemperatur, die von einem Abgastemperatursensor 65 gemessen wird, und ein Impulssignal vom Kurbelwinkelsensor 67. Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 gibt über ihren Ausgabeport verschiedene Antriebs- und Steuerungssignale aus, um die Brennkraftmaschine 20 anzutreiben und zu steuern. Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 gibt über ihren Ausgabeport beispielsweise Antriebssignale an den Drosselklappenmotor 22a, Antriebssignale an den Injektor 23 und Steuersignale an eine Zündspule 29 aus, die in eine Zündvorrichtung zum Zünden der Zündkerze 25 integriert ist. Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 ist elektrisch mit der Hybrid-ECU 70 verbunden und empfängt Steuersignale von der Hybrid-ECU 70, um die Brennkraftmaschine 20 anzutreiben und zu steuern, während sie Daten, die mit der Antriebssituation des Fahrzeugs zusammenhängen, bedarfsemäß an die Hybrid-ECU 70 abgibt. Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 entspricht dem Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuermodul und dem Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Steuermodul der vorliegenden Erfindung.
  • Der Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 schließt ein Sonnenrad 31 ein, das mit dem Motor MG1 verbunden ist, ein Hohlrad 32, das mit dem Motor MG2 verbunden ist, mehrere Ritzel 33, die mit dem Sonnenrad 31 und mit dem Hohlrad 32 kämmen, und einen Träger 34, der mit der Kurbelwelle 27 der Brennkraftmaschine 20 verbunden ist und die mehreren Ritzel 33 so hält, daß diese sowohl Umdrehungen vollbringen als auch sich um ihre Achsen drehen können. Der Leistungs-Distributions/-Integrations-Mechanismus 30 bildet somit einen Planetengetriebemechanismus aus dem Sonnenrad 31, dem Hohlrad 32 und dem Träger 34 als Drehelemente mit Differentialbewegungen. Wenn der Motor MG1 als Generator dient, verteilt der Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 20 je nach Zähnezahlverhältnis des Sonnenrads 31 und des Hohlrads 32 auf den Motor MGl und die Antriebswelle 17. Wenn der Motor MG2 als Motor dient, integriert dagegen der Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 die Ausgangsleistung von der Brennkraftmaschine 20 und die Ausgangsleistung vom Motor MG2 und gibt die integrierte Leistung an die Antriebswelle 17 ab.
  • Die Motoren MG1 und MG2 sind wie bekannte Synchron-Motorgeneratoren aufgebaut, die sowohl als Generator als auch als Motor betätigt werden können. Die Motoren MG1 und MG2 übertragen über Wechselrichter 41 und 42 elektrische Leistung an und von der Batterie 45. Energieleitungen 58, welche die Batterie 45 mit den Wechselrichtern 41 und 42 verbinden, sind als übliche positive Sammelleitung und negative Sammelleitung aufgebaut, die den beiden Wechselrichtern 41 und 42 gemeinsam sind. Diese Verbindung ermöglicht es, daß elektrische Leistung, die von einem der Motoren MG1 und MG2 erzeugt wird, von dem anderen Motor MG1 oder MG2 verbraucht wird. Die Batterie 45 kann somit mit überschüssiger elektrischer Energie, die von den beiden Motoren MG1 und MG2 erzeugt wird, geladen werden, während sie entladen wird, um eine nicht ausreichende elektrische Leistung der beiden Motoren MG1 und MG2 auszugleichen. Beide Motoren MG1 und MG2 werden von der Motor-ECU 14 angetrieben und gesteuert. Die Motor-ECU 14 empfängt Signale, die zum Antreiben und Steuern der Motoren MG1 und MG2 erforderlich sind, z.B. Signale, welche die Drehpositionen der Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 darstellen, von Drehpositions-Erfassungssensoren 43 und 44 und Signale, die die Phasenströme darstellen, die an die Motoren MG1 und MG2 angelegt werden müssen, von (nicht dargestellten) Stromsensoren. Die Motor-ECU 14 gibt Schaltsteuersignale an die Wechselrichter 41 und 42 aus. Die Motor-ECU 14 führt eine Drehzahl-Berechnungsroutine (nicht dargestellt) durch, um die jeweiligen Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 anhand der Eingangssignale der Drehpositions-Erfassungssensoren 43 und 44 zu berechnen. Die errechneten Drehzahlen Nm1 und Nm2 ent sprechen der Drehzahl Ns einer Sonnenradwelle 31a bzw. der Drehzahl Nr einer Hohlradwelle 32a, da der Motor MG1 mit dem Sonnerad 31 verbunden ist, und der Motor MG2 mit dem Hohlrad 32 verbunden ist. Die Motor-ECU ist mit der Hybrid-ECU 70 verbunden und empfängt Steuersignale von der Hybrid-ECU 70, um die Motoren MGl und MG2 anzutreiben und zu steuern, während sie Daten, welche die Antriebssituation der Motoren MG1 und MG2 betreffen, bedarfsgemäß an die Hybrid-ECU 70 ausgibt.
  • Die in dieser Ausführungsform verwendete Batterie 45 ist eine Nickelhydridbatterie und dient dazu, elektrische Leistung zu den Motoren MG1 und MG2 zu liefern und die regenerative Energie von den Motoren MG1 und MG2 während des Bremsens in Form von elektrischer Energie zu akkumulieren. Die Batterie-ECU 46 empfängt Signale, die für die Betriebssteuerung der Batterie 45 erforderlich sind, beispielsweise die Zwischenpolspannung von einem Spannungssensor (nicht dargestellt), der sich zwischen den Polen der Batterie 45 befindet, den Ladungs/Entladungs-Strom von einem Stromsensor (nicht dargestellt), der sich in einer Stromleitung befindet, welche mit einem Ausgangspol der Batterie 45 verbunden ist, und die Batterietemperatur von einem Temperatursensor (nicht dargestellt), der an der Batterie 45 befestigt ist. Die Batterie-ECU 46 teilt Daten, welche die Situation der Batterie 45 betreffen, bedarfsgemäß der Hybrid-ECU 70 mit. Für die Betriebssteuerung der Batterie 45 berechnet die Batterie-ECU 46 den Restladungspegel oder den gegenwärtigen Ladungsstatus (state of charge, SOC) der Batterie 45 aus einer Integration des vom Stromsensor gemessenen Ladungs/-Entladungs-Stroms und der vom Spannungssensor gemessenen Zwischenpolspannung.
  • Die Hybrid-ECU 70 ist als Mikroprozessor aufgebaut, der eine CPU 72, einen ROM 74, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM 76, der Daten zwischenspeichert, und einen nicht dargestellten Eingabe/Ausgabe-Port einschließt. Die Hybrid-ECU 70 empfängt über den Eingangsport verschiedene Eingaben: die Schaltstellungsposition SP von einem Schaltstellungspositions-Sensor 82, welcher die aktuelle Position eines Schalthebels 81 erfaßt, den Beschleunigungselement-Öffnungsgrad AP von einem Gaspedalpositions-Sensor 84, der mißt, wie weit ein Gaspedal 83 niedergetreten wird, die Bremspedalposition BP von einem Bremspedalpositions-Sensor 86, der mißt, wie weit ein Bremspedal 85 niedergetreten wird, und die Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88. Die Hybrid-ECU 70 kommuniziert mit der Brennkraftmaschinen-ECU 50 und der Motor-ECU 14. Die Hybrid-ECU berechnet den Ladungsstatus (SOC) der Batterie 45 anhand des Summenwertes des Ladungs/Entladungs-Stroms, der von einem nicht dargestellten Stromsensor gemessen wird. Die Hybrid-ECU 70 entspricht einem Leistungsbedarfs-Bestimmungsmodul.
  • Im folgenden wird eine Hybridsteuerroutine beschrieben, welche durch die Hybrid-ECU durchgeführt wird, und eine Brennkraftmaschinen-Steuerroutine, die von der Brennkraftmaschinen-ECU 50 in dem Hybridfahrzeug 10 der Ausführungsform mit der oben beschriebenen Gestaltung durchgeführt wird.
  • Zunächst wird die Hybridsteuerroutine, die von der Hybrid-ECU 70 durchgeführt wird, mit Bezug auf das Ablaufschema von 3 beschrieben. Die Hybridsteuerroutine wird wiederholt zu vorgegebenen Zeiten durchgeführt. In der Hybridsteuerroutine übfestgestellt die CPU 72 der Hybrid-ECU 70 zunächst Signale, die für die Steuerung erforderlich sind, d.h. den Beschleunigungselement-Öffnungsgrad AP, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Restladung oder den Ladungsstatus (SOC) der Batterie 45, welche bzw. welcher von der Batterie-ECU 46 berechnet wird (Schritt S100), und setzt einen Momentbedarf Tr* und einen Leistungsbedarf Pr*, die an die Hohlradwelle 32a ausgegeben werden sollen, aufgrund des übfestgestellten Beschleunigungselement-Öffnungsgrads AP und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V fest (Schritt S110). Der konkrete Ablauf der Ausführungsform zum Setzen des Leistungsbedarfs Pr* beinhaltet die Vorabspeicherung von Variationen des Momentbedarfs Tr* gegen den Beschleunigungselement-Öffnungsgrad AP und die Fahrzeuggeschwindigkeit V als Momentbedarfs-Festsetzungskennfeld im ROM 74 der Hybrid-ECU 70, das Auslesen des Momentbedarfs Tr* entsprechend dem gegebenen Beschleunigungselement-Öffnungsgrad AP und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V aus dem Momentbedarfs-Festsetzungskennfeld und die Berechnung des Leistungsbedarfs Pr* als Produkt des Momentbedarfs Tr* und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a (gleich dem Produkt der Fahrzeuggeschwindigkeit V und eines Umwandlungsfaktors r). Ein Beispiel für das Momentbedarfs-Festsetzungskennfeld ist in 4 dargestellt.
  • Die CPU 72 setzt anschließend den Ladungs-/Entladungsleistungsbedarf Pb* der Batterie 45 (positive Werte für das Laden und negative Werte für das Entladen) fest (Schritt S120). Der Ladungs-/Entladungsleistungsbedarf Pb* der Batterie 45 wird in der Regel so gesetzt, daß die SOC der Batterie 45 in einem angemessenen Bereich bleibt (beispielsweise 60 bis 70 %). Der Leistungsbedarf Pr* und der Ladungs-/Entladungsleistungsbedarf Pb* werden zum Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* summiert, die von der Brennkraftmaschine 20 ausgegeben werden muß (Schritt S130).
  • Der Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* der Brennkraftmaschine 20 wird mit einem vorgegebenen minimalen Leistungsniveau Pref verglichen (Schritt S140). Das minimale vorgegebene Leistungsniveau Pref wird empirisch bestimmt, und zwar aufgrund dessen, daß ein Ausgangsleistungsniveau der Brennkraftmaschine 20 unter dem minimalen Leistungsniveau Pref die Effizienz des Gesamtsystems des Hybridfahrzeugs 10 senkt. Wenn der Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* in Schritt S140 nicht unter dem vorgegebenen minimalen Leistungsniveau Pref liegt, wird der optimale Antriebspunkt zum Sicherstellen des höchsten Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine 20 unter möglichen Antriebspunkten der Brennkraftmaschine 20 zum Ausgeben des Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarfs Pe* (Antriebspunkten, die durch Kombinationen des Moments und der Drehzahl definiert sind) auf ein Soll-Moment Te* und eine Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 20 gesetzt (Schritt S150). 5 zeigt ein Verfahren zum Setzen des optimalen Antriebspunkts unter den möglichen Antriebspunkten für die Ausgabe des Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarfs Pe*, mit dem der höchste Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 20 erreicht werden soll, auf das Soll-Moment Te* und die Soll-Drehzahl Ne*. Eine Kurve A stellt eine optimale Brennkraftmaschinen-Betriebslinie dar, und eine Kurve B stellt eine konstante Leistungskurve für den Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* dar. Die Leistung wird durch das Produkt des Moments und der Drehzahl ausgedrückt. Die konstante Leistungskurve B weist demgemäß ein umgekehrt proportionales Profil auf. Wie aus diesem Graphen klar hervorgeht, gewährleistet der Betrieb der Brennkraftmaschine 20 am optimalen Antriebspunkt, bei dem es sich um den Schnittpunkt zwischen der optimalen Brennkraftmaschinen-Betriebslinie A und der konstanten Leistungskurve B für den Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* handelt, die effiziente Ausgabe des Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarfs Pe* von der Brennkraftmaschine 20. Der konkrete Ablauf dieser Ausführungsform beinhaltet, experimentell oder auf andere Weise vorab die Variation des optimalen Antriebspunkts gegen den Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* festzulegen und die Variation als Kennfeld im ROM 74 der Hybrid-ECU 70 zu hinterlegen. Die Drehzahl und das Moment am optimalen Antriebspunkt, die dem gegebenen Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* entsprechen, werden aus dem Kennfeld gelesen und als Soll-Drehzahl Ne* und als Soll-Moment Te* gesetzt.
  • Nach dem Setzen des Soll-Moments Te* und der Soll-Drehzahl Ne* berechnet die CPU 72 eine Soll-Drehzahl Nm1* des Motors MG1 aus der Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 20, der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a und des Zähnezahlverhältnisses ρ (= Zahl der Zähne des Sonnenrads 31 /Zahl der Zähne des Hohlrads 32) des Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung (1) (Schritt S160). Die CPU 72 berechnet auch ein Soll-Moment Tm1* des Motors MG1 anhand des Soll-Moments Te* der Brennkraftmaschine 20 und des Zähnezahlverhältnisses ρ des Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung (2), während sie das Soll-Moment Tm2* des Motors MG2 anhand des Soll-Moments Te* der Brennkraftmaschine 20, des Zähnezahlverhältnisses ρ des Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 und des Momentbedarfs Tr* gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung (3) berechnet (Schritt S170). Nm1* = (1 + ρ) × Ne*/ρ – Nr/ρ (1) Tm1* = –Te* × ρ/(1 + ρ) (2) Tm2* = Tr* – Te* × 1/(1 + ρ) (3)
  • 6 ist ein Ausrichtungsdiagramm mit den Drehzahlen der jeweiligen Drehwellen als Ordinate und dem Zähnezahlverhältnis der jeweiligen Zahnräder als Abszisse. Die Kurbelwelle 27 oder Trägerwelle (als C bezeichnet) befindet sich an einer Position, die das Intervall zwischen den beiden Endpositionen der Sonnenradwelle 31a (als S bezeichnet) und der Hohlradwelle 32a (als R bezeichnet) intern bei 1 zu ρ teilt. Die Drehzahlen Ns, Nc und Nr sind entsprechend den jeweiligen Positionen S, C und R eingetragen. Der Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 ist der oben genannte Planetengetriebemechanismus, so daß diese drei Eintragungen übereinander liegen. Diese Linie wird als kollineare Linie bezeichnet. Die Anwendung dieser kollinearen Linie bestimmt automatisch die Drehzahl einer Welle aufgrund der voreingestellten Drehzahlen der beiden anderen von drei Drehwellen. Die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a (die der Drehzahl Nm2 des Motors MG2 äquivalent ist) hängt von der Fahrzeuggeschwindigkeit V ab. Die Bestimmung der Drehzahl Nc der Trägerwelle (die der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 20 äquivalent ist) setzt somit durch proportionale Teilung wie durch die oben angegebene Gleichung (1) gezeigt, automatisch die Drehzahl Ns der Sonnenradwelle 31a (die der Drehzahl Nm1 des Motors MG1 äquivalent ist) fest. Die Substitution der auf die jeweiligen Drehwellen wirkenden Momente durch Kräfte, die auf der kollinearen Linie wirken, beweist, daß die kollineare Linie als starrer Körper ausgewogen ist. Hierbei wird angenommen, daß ein Moment Te, das auf die Kurbelwelle 27 der Brennkraftmaschine 20 wirkt, von einem aufwärts gerichteten Vektor an der Position C relativ zur kollinearen Linie ausgedrückt wird, und daß ein Moment Tr, das auf die Hohlradwelle 32a wirkt, von einem abwärts gerichteten Vektor an der Position R ausgedrückt wird. Die Richtung jedes Vektors stellt die Wirkrichtung des Moments dar. Aufgrund des Verteilungsgesetzes der Kraft, die auf einen starren Körper wirkt, wird das Moment Te auf beide Endpositionen S und R verteilt. Ein distributives Moment Tes an der Position S wird durch einen aufwärts gerichteten Vektor ausgedrückt, der eine Größe von Te × ρ/(1 + ρ) aufweist, während ein distributives Moment Ter an der Position R durch einen aufwärts gerichteten Vektor ausgedrückt wird, der eine Größe von Te × 1/(1 + ρ) aufweist. Die kollineare Linie ist unter diesen Bedingungen als starrer Körper ausgewogen. Das Moment Tm1, das demgemäß auf den Motor MG1 angelegt werden muß, weist die gleiche Höhe, aber die umgekehrte Richtung auf wie das des distributiven Moments Tes. Das Moment Tm2, das auf den Motor MG2 angelegt werden muß, ist gleich der Differenz zwischen dem Moment Tr und dem distributiven Moment Ter.
  • Nachdem die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Moment Te* der Brennkraftmaschine 20, die Soll-Drehzahl Nm1* und das Soll-Moment Tm1* des Motors MGl und das Soll-Moment Tm2* des Motors MG2 festgesetzt wurden, übfestgestellt die CPU 72 diese Sollwerte an die Brennkraftmaschinen-ECU 50 und die Motor-ECU 14 (Schritt S190) und beendet die Hybridsteuerroutine. Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 bzw. die Motor-ECU 14 treiben und steuern die Brennkraftmaschine 20 und die Motoren MGl und MG2 aufgrund der erhaltenen Sollwerte. Die Antriebssteuerung der Brennkraftmaschinen-ECU 50 setzt den Luftdurchsatz fest, der erforderlich ist, damit sich die Brennkraftmaschine 20 bei der Soll-Drehzahl Ne* dreht und das Soll-Moment Te* ausgibt, und steuert das Stellelement 22a so, daß es entsprechend der errechneten Ansaugluftmenge die Drosselklappe 22 dreht und den Drosselklappen-Öffnungsgrad reguliert. Die Antriebssteuerung der Brennkraftmaschinen-ECU berechnet außerdem den erforderlichen Umfang der Kraftstoffeinspritzung oder den Zeitraum für die Kraftstoffeinspritzung durch den Injektor 23 aus einem voreingestellten Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (beispielsweise dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis) entsprechend der errechneten Ansaugluftmenge, öffnet das Ventil des Injektors 23, um eine Kraftstoffeinspritzung über den errechneten Kraftstoffeinspritzungs-Zeitraum zuzulassen, und legt eine hohe Spannung an die Zündspule 29 an, um zu bewirken, daß die Zündkerze 25 einen Funken erzeugt und die Luft/Kraftstoff-Mischung, die vom Einlaßventil 24 eingelassen wurde, zu entzünden. Der Kolben 26 bewegt sich mittels der erzeugten Verbrennungsenergie auf und ab. Die vertikalen Bewegungen des Kolbens 26 werden in Drehbewegungen der Kurbelwelle 27 umgewandelt.
  • Wenn dagegen der Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* der Brennkraftmaschine 20 in Schritt S140 niedriger ist als ein voreingestelltes minimales Leistungsniveau Pref, setzt die CPU 72 sowohl Soll-Moment Te* der Brennkraftmaschine 20 als auch das Soll-Moment Tm1* des Motors MGl auf Null, die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 20 auf eine Leerlaufdrehzahl Ni und das Soll-Moment Tm2* des Motors MG2 auf den Momentbedarf Tr* (Schritt S180). Die CPU 72 übfestgestellt dann das Soll-Moment Te* und die Soll-Drehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 20, das Soll-Moment Tm1 * des Motors MGl und das Sollmoment Tm2* des Motors MG2 an die Brennkraftmaschinen-ECU 50 und die Motor-ECU 14 (Schritt S190) und beendet die Hybridsteuerroutine. Das Setzen des Soll-Moments Te* der Brennkraftmaschine 20 auf null führt dazu, daß der Brennkraftmaschinen-Leistungsbedarf Pe* auf null gesetzt wird. Das Setzen des Soll-Moments Tm1 * des Motors MGl auf null bewirkt einen lastfreien Betrieb (Leerlaufen) des Motors MG1, während das Setzen des Soll-Moments Te* der Brennkraftmaschine 20 auf null einen lastfreien Betrieb (Leerlaufen) der Brennkraftmaschine 20 bewirkt. Das Soll-Moment Tr* der Hohlradwelle 32a wird somit gänzlich vom Motor MG2 geliefert. Durch eine Regulierung des Wechselrichters 41, um den Drehwiderstand des Rotors im Motor MG1 auf null zu setzen, wird ein lastfreier Betrieb des Motors MG1 erreicht. Die Leerlaufdrehzahl Ni wird entsprechend der Fahrsituation der Brennkraftmaschine 20 durch die Brennkraftmaschinen-ECU 50 geeignet variiert.
  • Nun wird eine von der Brennkraftmaschinen-ECU 50 durchgeführte Steuerroutine mit Bezug auf das Ablaufschema von 7 beschrieben. Die folgende Beschreibung geht von der Annahme aus, daß das Soll-Moment Te* der Brennkraftmaschine 20, das von der Hybrid-ECU 70 übfestgestellt wird, gleich 0 ist, daß die beobachtete Katalysatortemperatur, die vom Katalysatortemperatursensor 63 übfestgestellt wird, in einem festgestellten Temperaturbereich, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, liegt und daß die Brennkraftmaschine 20 unabhängig von der Erfüllung von vorgegebenen Kraftstoff-Unterbrechungsbedingungen lastfrei betrieben wird oder ohne Kraftstoffunterbrechung leer läuft. Das heißt, die Brennkraftmaschinen-Steuerroutine wird unter einer Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung durchgeführt. Die Kraftstoffunterbrechungs-Bedingungen sind, daß die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 20 höher ist als ein voreingestellter Bezugswert Nref und daß der Beschleunigungselement-Öffnungsgrad AP gleich null ist. Die Kraftstoff-Unterbrechungsbedingungen sind beispielsweise erfüllt, wenn das Hybridfahrzeug 10 hangabwärts fährt. Der festgestellte Temperaturbereich, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, ist ein empirisch festgestellter Hochtemperaturbereich mit einem hohen Potential für die Verschlechterung des Oxidationskatalysators und des Reduktionskatalysators in einem Abgaskatalysator 61, der einer mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt ist (beispielsweise ein Bereich von nicht unter 750 °C).
  • Wenn diese Brennkraftmaschinen-Steuerroutine unter der Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung beginnt, bestimmt die Brennkraftmaschinen-ECU zunächst, ob eine vorgegebene Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 erfüllt ist (Schritt S300). In dieser Ausführungsform ist die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 übfestgestellt wird, nicht über einem Wert liegt, bis zu dem ein Anhalten der Brennkraftmaschine zulässig ist. Der Wert, bis zu dem ein Anhalten der Brennkraftmaschine zulässig ist, kann so bestimmt werden, daß verhindert wird, daß die Drehzahl des Motors MG1 bei einem Halt der Brennkraftmaschine 20 (d.h. während die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 20 oder die Drehzahl Nc der Trägerwelle gleich null ist) die Drehzahl-Obergrenze erreicht. Der Wert, bis zu dem ein Anhalten der Brennkraftmaschine zulässig ist, wird beispielsweise auf 65 km/h gesetzt. Wenn die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 in Schritt S300 nicht erfüllt ist, d.h. wenn die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 unter den Kraftstoff-Unterbrechungsbedingungen und unter der Bedingung, daß die beobachtete Katalysatortemperatur in einem festgestellten Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, nicht erfüllt ist, läßt die Brennkraftmaschinen-ECU 50 die Brennkraftmaschine 20 leer laufen, um eine wesentliche Verschlechterung des Abgaskatalysators 61 zu verhindern (Schritt S310), und verläßt sofort diese Brennkraftmaschinen-Steuerroutine. Die Brennkraftmaschine 20 wird demgemäß bei einer Leerlaufdrehzahl Ni gedreht. Der Abgaskatalysator 61 wird daher keiner mageren Atmosphäre ausgesetzt und wird auch bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert. Das Abgas weist während des Leerlaufens der Brennkraftmaschine 20 eine relativ niedrige Temperatur auf (beispielsweise 500 bis 600 °C). Der Strom des relativ kühlen Abgases durch den Abgaskatalysator 61 senkt die Temperatur des Abgaskatalysators 61.
  • Wenn dagegen die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 in Schritt S300 dagegen erfüllt sind, bestimmt die ECU 50 anschließend, ob die Belastung des Abgaskatalysators 61 in einem vorgegebenen Hochbelastungsbereich liegt (Schritt S320). Die Belastung des Abgaskatalysators 61 wird durch die Wärmeenergie (Wärmemenge) des Abgases dargestellt, die auf den Katalysator 61 wirkt, und wird aus der Differenz zwischen der Katalysatortemperatur und der Abgastemperatur, dem Abgasdurchsatz und der verstrichenen Zeit berechnet. Die Katalysatortemperatur wird vom Katalysatortemperatursensor 63 gemessen, und die Abgastemperatur wird vom Abgastemperatursensor 65 gemessen, der an der Abgasleitung 64 befestigt ist. Der Abgasstrom stellt die Strömungsrate des Abgases dar, das aus der Brennkraftmaschine 20 ausgestoßen wird, und hängt eng mit dem Ansaugluftstrom zusammen, der in die Brennkraftmaschine 20 eingeführt wird. Der Ansaugluftstrom wird somit in dieser Ausführungsform für den Abgasstrom genommen. Der Ansaugluftstrom kann direkt von einem Massenstromsystem gemessen werden, kann anhand des Drucks der Ansaugleitung und der Brennkraftmaschinen-Drehzahl von einem Geschwindigkeitsdichtesystem geschätzt werden oder kann anhand des Drosselklappen-Öffnungsgrads und der Brennkraftmaschinen-Drehzahl von einem Drosselklappen-Geschwindigkeitssystem gemessen werden. Diese Systeme sind alle im Fachgebiet bekannt und werden daher nicht detailliert beschrieben. Im Steuerablauf dieser Ausführungsform wird das Drosselklappen-Geschwindigkeitssystem übernommen, um den Ansaugluftstrom im Normalzustand aus einem zweidimensionalen Kennfeld des Drosselklappen-Öffnungsgrads und der Brennkraftmaschinen-Drehzahl als Parameter auszulesen, und um den aktuellen Ansaugluftstom durch erforderliche Korrekturen des Ansaugluftstroms im Normalzustand zu bestimmen. Im Steuerablauf dieser Ausführungsform wird der Unterschied zwischen der beobachteten Katalysatortemperatur und der beobachteten Abgastemperatur und der Abgasstrom zu jedem voreingestellten Zeitintervall bestimmt, wird die Wärmeenergie, die auf den Abgaskatalysator 61 wirkt (positive Energie, wenn die Katalysatortemperatur < die Abgastemperatur, und negative Energie, wenn die Kata lysatortemperatur > die Abgastemperatur) für das voreingestellte Zeitintervall berechnet und wird die errechnete Wärmeenergie über den Zeitraum zwischen dem Zündzeitpunkt und dem gegenwärtigen Zeitpunkt integriert. Die integrierte Wärmeenergie wird für die Belastung des Abgaskatalysators 61 genommen. Die Belastung des Abgaskatalysators 61 wird als Antwort auf ein Zündereignis zurückgesetzt. Der Hochbelastungsbereich ist ein empirisch festgestellter Hochtemperaturbereich, wo eine Zwangskühlung des Abgaskatalysators 61 erforderlich ist, um die Katalysatortemperatur unter den festgestellten Temperaturbereich zu senken, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt.
  • Wenn in Schritt S320 bestimmt wird, daß die Belastung des Abgaskatalysators 61 im voreingestellten Hochbelastungsbereich liegt, d.h. wenn die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 erfüllt ist, und unter Kraftstoffunterbrechungs-Bedingungen und unter der Bedingung, daß die beobachtete Katalysatortemperatur in einem Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, der Abgaskatalysator 61 einer hohen Belastung ausgesetzt ist, läßt die Brennkraftmaschinen-ECU 50 die Brennkraftmaschine 20 leer laufen, um den Abgaskatalysator 61 durch den Strom des relativ kühlen Abgases zwangsweise zu kühlen (Schritt S310), und verläßt diese Brennkraftmaschinen-Steuerroutine. Der Strom des relativ kühlen Abgases (z.B. 500 bis 600 °C) aus der Brennkraftmaschine 20 zum Abgaskatalysator 61 kühlt den Abgaskatalysator 61 zwangsweise herunter.
  • Wenn in Schritt S320 bestimmt wird, daß die Belastung des Abgaskatalysators 61 außerhalb des voreingestellten Hochbelastungsbereichs liegt, d.h. wenn die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 erfüllt sind, aber unter den Kraftstoffunterbrechungs-Bedingungen und unter der Bedingung, daß die beobachtete Katalysatortemperatur in dem festgestellten Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, der Abgaskatalysator 61 keiner hohen Belastung ausgesetzt ist, besteht dagegen keine Notwendigkeit für eine Zwangskühlung des Abgaskatalysators 61. Die Brennkraftmaschinen-ECU 50 hält demgemäß die Drehungen der Brennkraftmaschine 20 an (Schritt S330) und verläßt diese Brennkraftmaschinen-Steuerroutine. Obwohl die Temperatur des Abgaskatalysators 61 in einem festgestellten Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, strömt die Luft nicht in die Brennkraftmaschine 20, wodurch bei leer laufender Brennkraftmaschine 20 eine magere Abgasatmosphäre erzeugt würde. Der Abgaskatalysator 61 wird daher keiner mageren Atmosphäre ausgesetzt und wird auch bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert. Die Kraftstoffeinspritzung vom Injektor 23 wird mit dem Anhalten der Drehungen der Brennkraftmaschine 20 angehalten. Dies erspart vorteilhafterweise den Kraftstoffverbrauch und verbessert die Kraftstoff-Verbrauchswerte.
  • Nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine startet die Brennkraftmaschinen-ECU 50 die Brennkraftmaschine nach Erfüllung vorgegebener Brennkraftmaschinen-Neustartbedingungen erneut. Die Brennkraftmaschinen-Neustartbedingungen sind beispielsweise erfüllt, wenn eine Ausgangsleistung sowohl der Brennkraftmaschine 20 als auch des Motors MG2 erforderlich ist, um die Räder anzutreiben (beispielsweise während einer Beschleunigung) oder wenn der niedrige SOC der Batterie 45 eine Leistungserzeugung durch den Motor MG1 erfordert, um die Batterie 45 zu laden. Beim Neustart der Brennkraftmaschine 20 wird der Motor MG1 so gesteuert, daß er die Brennkraftmaschine 20 andreht, während der Kraftstoff, der vom Injektor 23 eingespritzt wird, mit einem Funken von der Zündkerze 25 entzündet wird.
  • Im Steuerungsablauf dieser Ausführungsform hält die Brennkraftmaschinen-ECU 50 die Kraftstoffeinspritzung vom Injektor 23 an, um den Kraftstoff zu unterbrechen, wenn die Katalysatortemperatur unter Kraftstoffunterbrechungs-Bedingungen außerhalb des festgestellten Temperaturbereichs liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt. Diese Anordnung beendet die verschwenderische Kraftstoffeinspritzung, wenn die Leistung von der Brennkraftmaschine 20 nicht erforderlich ist, und verbessert die Kraftstoff-Verbrauchswerte. Die Temperatur des Abgaskatalysators 61 ist niedriger als der festgestellte Temperaturbereich, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt. Demgemäß besteht eine geringe Gefahr für eine Verschlechterung des Abgaskatalysators 61, auch wenn die Brennkraftmaschine 20 leer läuft, so daß eine magere Abgasatmosphäre entsteht.
  • Wenn die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 während des Leerlaufenlassens der Brennkraftmaschine 20 unter der Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung erfüllt ist, bewirkt das Steuerverfahren dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben, ein Leerlaufen der Brennkraftmaschine 20, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird. Das Steuerverfahren hält andererseits die Drehungen der Brennkraftmaschine 20 an, wenn der Abgaskatalysator 61 schwach belastet wird. Wenn der Abgaskatalysator 61 stark belastet wird, kühlt das relativ kühle Abgas aus der leer laufenden Brennkraftmaschine 20 den Abgaskatalysator 61 zwangsweise herunter. Dies verhindert, daß der Abgaskatalysator 6l heiß bleibt. Wenn der Abgaskatalysator 61 einer hohen Belastung ausgesetzt wird, unterbricht dagegen die Brennkraftmaschine 20 den Luftstrom durch den Abgaskatalysator 61. Der Abgaskatalysator 61 wird somit keiner mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt und wird selbst bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert. Diese Anordnung erreicht die gewünschte gute Ausgewogenheit zwischen der Verhinderung einer wesentlichen Verschlechterung des Abgaskatalysators 61 und verbesserten Kraftstoff-Verbrauchswerten durch ein Anhalten der Brennkraftmaschine.
  • Im Stand der Technik wird die Brennkraftmaschine 20 nicht angehalten, sondern die Brennkraftmaschine 20 wird leer laufen gelassen, auch wenn die Anhaltebedingung für die Brennkraftmaschine 20 unter der Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung erfüllt ist. Im Steuerverfahren dieser Ausführungsform wird dagegen die Brennkraftmaschine 20 je nach Grad der Belastung, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist, angehalten. Diese Anordnung nutzt die günstigen Eigenschaften des Hybridfahrzeugs 10, das die Brennkraftmaschine 20 automatisch anhält und neu startet.
  • Belastung des Abgaskatalysators 61 wird gemäß der Wärmeenergie des Abgases bestimmt, die von der Abgastemperatur und dem Abgasstrom abhängt. In dem konkreten Ablauf werden die Differenz zwischen der beobachteten Katalysatortemperatur und der beobachteten Abgastemperatur und der Abgasstrom zu jedem voreingestellten Zeitintervall bestimmt, wird die Wärmeenergie berechnet, die über das voreingestellte Zeitintervall auf den Abgaskatalysator 61 wirkt, und wird die errechnete Wärmeenergie über einen Zeitraum zwischen dem Zündzeitpunkt und dem aktuellen Zeitpunkt integriert. Die integrierte Wärmeenergie wird als Belastung genommen, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist. Dies stellt eine angemessene Bestimmung der Belastung sicher, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist.
  • Das Setzen des Drehwiderstands des Rotors im Motor MG1 auf null bewirkt ein leeres Drehen der Sonnenradwelle 31a und trennt die Brennkraftmaschine 2 von der Hohlradwelle 32a (dies entspricht der Neutralgangstellung). Die Brennkraftmaschine wechselt somit problemlos zum lastfreien Betrieb oder unabhängigen Betrieb.
  • Die oben erörterte Ausführungsform sollte in allen Aspekten als erläuternd und nicht als beschränkend angesehen werden. Es sind zahlreiche Modifikationen, Veränderungen und Abweichungen denkbar, ohne vom Gebiet und Gedanken der Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Im Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die Differenz zwischen der beobachteten Katalysatortemperatur und der beobachteten Abgastemperatur und der Abgasstrom zu jedem vorgegebenen Zeitintervall bestimmt, wird die Wärmeenergie, der der Abgaskatalysator 61 für das vorgegebene Zeitintervall ausgesetzt ist, berechnet und wird die errechnete Wärmeenergie über den Zeitraum zwischen einem Zündzeitpunkt und einem aktuellen Zeitpunkt integriert. Die integrierte Wärmeenergie wird als Belastung genommen, die auf den Abgaskatalysator 61 wirkt. Eine mögliche Modifizierung kann darin bestehen, anstelle des Zündzeitpunkts als Ausgangspunkt für die Integration einen um einen vorher festgestellten Betrag (beispielsweise einige Sekunden bis einige Minuten) früheren Zeitpunkt vor dem aktuellen Zeitpunkt zu setzen. Man kann die beobachtete Katalysatortemperatur oder die geschätzte Katalysatortemperatur als die Belastung nehmen, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist. In diesem Fall wird in einem modifizierten Verfahren beispielsweise bestimmt, daß die Belastung, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist, in einem vorgegebenen Hochbelastungsbereich liegt, wenn die Temperatur des Abgaskatalysators 61, die vom Katalysatortemperatur sensor 63 gemessen wird, nicht unter einem voreingestellten Schwellenwert (beispielsweise 850 °C) liegt, der über einem unteren Grenzwert (beispielsweise 750 °C) des festgestellten Temperaturbereichs liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt. Das modifizierte Verfahren bestimmt, daß Belastung des Abgaskatalysator 61 außerhalb des vorgegebenen Hochbelastungsbereichs liegt, wenn die beobachtete Temperatur des Abgaskatalysators 61 unter dem voreingestellten Schwellenwert liegt. Ansonsten können auch die beobachtete Abgastemperatur oder die geschätzte Abgastemperatur als die Belastung genommen werden, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist. Der beobachtete Abgasstrom oder der geschätzte Abgasstrom können ebenfalls als die Belastung genommen werden, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist. In diesen modifizierten Verfahren wird eine Bezugs-Abgastemperatur oder ein Bezugs-Abgasstrom in Beziehung zu einem vorgegebenen Hochbelastungsbereich gesetzt und bestimmt der Grad der Belastung, der der Abgaskatalysator 61 ausgesetzt ist, wird aufgrund dessen bestimmt, ob die Abgastemperatur oder des Abgasstrom innerhalb oder außerhalb des vorgegebenen Hochbelastungsbereichs liegt.
  • In der oben erörterten Ausführungsform wird die Brennkraftmaschinen-Steuerroutine von 7 unter der Voraussetzung durchgeführt, daß das Soll-Moment Te* der Brennkraftmaschine 20 gleich 0 ist, daß die beobachtete Katalysatortemperatur im festgestellten Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, und daß die Brennkraftmaschine 20 unabhängig von der Erfüllung einer vorgegebenen Kraftstoffunterbrechungs-Bedingung ohne Kraftstoffunterbrechung leer läuft. Das heißt, die Brennkraftmaschinen-Steuerroutine von 7 wird unter einer Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuerung durchgeführt. Die Brennkraftmaschinen-Steuerroutine von 7 kann auch unter der alleinigen Voraussetzung durchgeführt werden, daß das Soll-Moment Te* der Brennkraftmaschine 20 gleich 0 ist. Bei dieser Modifizierung kühlt das kühle Abgas von der leer laufenden Brennkraftmaschine 20 den Abgaskatalysator 61 zwangsweise herunter, wenn der Abgaskatalysator 61 stark belastet wird. Dies verhindert, daß der Abgaskatalysator 61 heiß bleibt. Wenn der Abgaskatalysator 61 dagegen schwach belastet wird, unterbricht das Anhalten der Brennkraftmaschine 20 den Luftstrom durch den Abgaskatalysator 61. Der Abgaskatalysator 61 wird somit keiner mageren Abgasatmosphäre ausgesetzt und auch bei hohen Temperaturen nicht wesentlich verschlechtert. Diese Anordnung erreicht die angestrebte gute Ausgewogenheit zwischen der Verhinderung einer wesentlichen Verschlechterung des Abgaskatalysators 61 und verbesserten Kraftstoff-Verbrauchswerten durch ein Anhalten der Brennkraftmaschine.
  • Im Aufbau der obigen Ausführungsform wird die Katalysatortemperatur direkt durch den ins Katalysatorbett gesetzten Katalysatortemperatursensor 63 gemessen. Die Katalysatortemperatur hängt von der Wärmezufuhr durch das Abgas und der Wärmeabfuhr durch das Abgas ab. Die Katalysatortemperatur kann somit anhand von Messungen der Einlaßtemperatur und der Auslaßtemperatur des Abgaskatalysators berechnet werden. In einem weiteren modifizierten Verfahren kann experimentell oder anderweitig die Variation der Katalysatortemperatur gegen festgestellte Parameter gesetzt werden, die für gewisse Fahrsituationen stehen, und die Katalysatortemperatur aus der beobachteten Fahrsituation indirekt schätzen.
  • Die obige Ausführungsform betrifft die Anwendung der elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung der Erfindung auf ein Hybridfahrzeug mit einer Kombination aus parallelem Aufbau und seriellem Aufbau. Die Technik der Erfindung kann aber auf jedes Hybridfahrzeug angewendet werden, das unter einer Steuerung steht, die sowohl auf eine Brennkraftmaschine als auch einen Motor wirkt, beispielsweise sowohl auf parallele Fahrzeuge als auch auf serielle Fahrzeuge. Das Verfahren der Erfindung ist somit nicht auf Hybridfahrzeuge beschränkt, sondern kann auch auf Fahrzeuge mit einer Leerlauf-Anhaltesteuerung angewendet werden, die die Brennkraftmaschine während der Fahrt als Antwort auf eine Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit auf im Wesentlichen null, die dadurch bewirkt wird, daß ein Fahrer das Bremspedal um einen bestimmten Betrag niedertritt, bei jedem kurzen Anhalten, beispielsweise an einer Ampel, anhält. In diesem Fall können die Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingungen in dem Ablaufschema von 7 sein, daß die Bremspedalposition BP wiedergibt, daß ein Fahrer das Bremspedals um mindestens einen vorgegebenen Betrag niedertritt, und daß die Fahrzeuggeschwindigkeit im wesentlichen gleich null ist. Für Fahrzeuge unter dieser Leerlauf-Anhaltesteuerung sind ähnliche Funktionen und Wirkungen zu erwarten wie die in der obigen Ausführungsform beschriebenen.
  • In der oben erörterten Ausführungsform wird die Leistung des Motors MG2 auf die Hohlradwelle 32a übertragen. In einer möglichen Modifizierung, die in 9 dargestellt ist, kann die Leistung des Motors MG2 auf eine andere Achse (d.h. eine Achse, die mit Rädern 119 verbunden ist) übertragen werden, und nicht auf die Achse, die mit der Hohlradwelle 32a verbunden ist (d.h. die Achse, die mit den Rädern 19 verbunden ist).
  • In der oben erörterten Ausführungsform wird die Leistung von der Brennkraftmaschine 20 über den Leistungs-Distributions/Integrations-Mechanismus 30 auf die Hohlradwelle 32a übertragen, die als Antriebswelle dient, welche mit den Antriebsrädern 19 verbunden ist. In einer weiteren möglichen Modifikation von 10 kann der Aufbau einen paarigen Rotormotor 330 einschließen, der einen inneren Rotor 332 aufweist, der mit der Kurbelwelle 27 der Brennkraftmaschine 20 verbunden ist, und einen äußeren Rotor 334, der mit der Antriebswelle verbunden ist, um die Leistung auf die Antriebsräder 19 zu übertragen, und der einen Teil der Leistung, die von der Brennkraftmaschine 20 auf die Antriebswelle ausgegeben wird, auf die Antriebsräder überträgt, während er den übrigen Teil der Leistung in elektrische Leistung umwandelt.

Claims (11)

  1. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung, welche eine Brennkraftmaschine steuert, wobei die elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung einschließt: eine Brennkraftmaschine, welche Verbrennungsenergie, die aus der Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-Mischung entsteht, in kinetische Energie umwandelt; einen Abgaskatalysator, der das Abgas aus der Brennkraftmaschine reinigt; eine Kraftstoff-Einspritzeinheit, die Kraftstoff in die Brennkraftmaschine spritzt; ein Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuermodul, das unabhängig von der Erfüllung einer vorgegebenen Kraftstoffunterbrechungs-Bedingung die Kraftstoff-Einspritzeinheit so steuert, daß die Kraftstoffeinspritzung aufrechterhalten und die Brennkraftmaschine leer laufen gelassen wird, wenn die Temperatur des Abgaskatalysators in einem ermittelten Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt, und ein Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul, das die Brennkraftmaschine nach Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung anhält und die Brennkraftmaschine nach der darauf folgenden Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung neu startet, wobei das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul nach Erfüllung der vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung während des Leerlaufenlassens der Brennkraftmaschine durch das Katalysatorverschlechterungs-Begrenzungssteuermodul die Brennkraftmaschine leer laufen läßt, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, während es die Brennkraftmaschine anhält, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird.
  2. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung, welche eine Brennkraftmaschine steuert, wobei die Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung einschließt: eine Brennkraftmaschine, die Verbrennungsenergie, welche aus der Verbrennung einer Luft/Kraftstoff-Mischung entsteht, in kinetische Energie umwandelt; einen Abgaskatalysator, der das Abgas aus der Brennkraftmaschine reinigt; und ein Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul, das die Brennkraftmaschine nach Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung anhält und die Brennkraftmaschine nach der anschließenden Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung neu startet, wobei das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul nach Erfüllung der vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung die Brennkraftmaschine leer laufen läßt, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, während es die Brennkraftmaschine anhält, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird.
  3. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul die Höhe der Belastung des Abgaskatalysators gemäß der Wärmeenergie des Abgases bestimmt.
  4. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul die Wärmeenergie des Abgases über einen Zeitraum integriert, um die Höhe der Belastung des Abgaskatalysator zu bestimmen.
  5. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Brennkraftmaschinen-Halt/Neustart-Modul die Temperatur und/oder die Strömungsrate des Abgases für die Wärmeenergie des Abgases verwendet.
  6. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der in die Brennkraftmaschine eingeführte Ansaugluftstrom für die Strömungsrate des Abgases genommen wird.
  7. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung ferner einschließt: eine dreiwellige Leistungseingabe/-ausgabe-Einheit, welche die Leistung, die auf eine und von einer Welle übertragen wird, aufgrund der Leistungen bestimmt, die von zwei anderen oder auf zwei andere von drei Wellen übertragen werden, d.h. von einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine, einer Verbindungswelle, die mit einem ersten Motorgenerator verbunden ist, und einer Antriebswelle des Fahrzeugs, die mit einem zweiten Motorgenerator verbunden ist, wobei die Brennkraftmaschine durch Setzen des Drehwiderstands des Rotors eines ersten Motorgenerators auf null, wodurch die Verbindungswelle leer läuft, leer laufen gelassen wird.
  8. Elektronische Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die vorgegebene Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung die Bedingung einschließt, daß die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit in einem vorgegebenen Brennkraftmaschinenhalt-Zulässigkeitsbereich liegt.
  9. Fahrzeug, das mit einer elektronischen Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgestattet ist.
  10. Elektronisches Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren, das eine Brennkraftmaschine steuert, wobei das elektronische Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren die folgenden Schritte einschließt: (a) Aufrechterhalten einer Kraftstoffeinspritzung und Leerlaufenlassen der Brennkraftmaschine unabhängig von der Erfüllung einer vorgegebenen Kraftstoffunterbrechungs-Bedingung, wenn die Temperatur eines Abgaskatalysators, der das Abgas aus der Brennkraftmaschine reinigt, in einem ermittelten Temperaturbereich liegt, der eine Verschlechterung des Abgaskatalysators bewirkt; (b) nach Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung während des Leerlaufens der Brennkraftmaschine in Schritt (a), Leerlaufenlassen der Brennkraftmaschine, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, jedoch Anhalten der Brennkraftmaschine, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird; und (c) Neustarten der Brennkraftmaschine nach Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine in Schritt (b).
  11. Elektronisches Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren, das eine Brennkraftmaschine steuert, wobei das elektronische Brennkraftmaschinen-Steuerverfahren die folgenden Schritte einschließt: a) nach Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Anhaltebedingung, Leerlaufenlassen der Brennkraftmaschine, wenn der Abgaskatalysator stark belastet wird, jedoch Anhalten der Brennkraftmaschine, wenn der Abgaskatalysator schwach belastet wird; und (b) Neustarten der Brennkraftmaschine nach Erfüllung einer vorgegebenen Brennkraftmaschinen-Neustartbedingung nach dem Anhalten der Brennkraftmaschine in Schritt (a).
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