DE10345561B4 - Leistungsabgabevorrichtung, Hybridleistungsabgabevorrichtung, Verfahren zum Steuern derselben und Hybridfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Leistungsabgabevorrichtung mit:
einer Brennkraftmaschine (150) mit einem Brennraum (20);
einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) zum Zuführen von Kraftstoff zum Brennraum (20);
einer Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen des aus dem Brennraum (20) ausgestoßenen Abgases durch einen Katalysator (31); und
einer Steuervorrichtung (190, 170), die zur Steuerung der Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so aufgebaut ist, dass sie im Sinne einer Steuerung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung beim Stoppen der Brennkraftmaschine (150) in einem Vorgang zum Stoppen der Brennkraftmaschine (150) zuerst einen Kraftstoffmengenerhöhungsprozess zum Erhöhen der Kraftstoffmenge im Brennraum (20) gegenüber der Kraftstoffmenge in dem momentanen Zustand durchführt und anschließend einen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr durchführt.

Description

  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsabgabevorrichtung, die eine Brennkraftmaschine mit einem Brennraum, etc. umfasst, und eine Hybridleistungsabgabevorrichtung, die die Brennkraftmaschine und eine Motor/Generator-Vorrichtung umfasst. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern der Brennkraftmaschine, ein Verfahren zum Steuern der Hybridleistungsabgabevorrichtung sowie ein Hybridfahrzeug, das die vorgenannte Hybridleistungsabgabevorrichtung aufweist.
  • 2. Stand der Technik
  • Zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine ist eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem entsprechenden Katalysator vorgesehen. Eine derartige Abgasreinigungsvorrichtung, beispielsweise eine Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung, kann schädliche Stoffe, wie z. B. CO, NOx, HC, etc., abbauen und wirkt somit der Umweltverschmutzung entgegen.
  • Bei einer Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung gilt es jedoch, einer Katalysatorverschlechterung Aufmerksamkeit zu schenken. Denn eine Katalysatorverschlechterung steht einem effektiven Abbau schädlicher Stoffe durch die Vorrichtung entgegen. Eine Katalysatorverschlechterung tritt bekanntlich tendentiell umso häufiger auf, je höher die Temperatur der Atmosphäre in der Umgebung des Katalysators ist, was eine Bedingung für eine Katalysatorverschlechterung dar stellt, oder je größer der Sauerstoffüberschuss in der Umgebung des Katalysators ist, was eine andere Bedingung für eine Katalysatorverschlechterung darstellt. Bekannt ist weiter, dass eine Katalysatorverschlechterung wesentlich schneller fortschreitet, wenn beide Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind. Die letztgenannte dieser Bedingungen, d. h. die Bedingung, dass der Katalysator einer Atmosphäre mit Sauerstoffüberschuss ausgesetzt ist, hat angesichts der Tatsache, dass die Abgasreinigungsvorrichtung etwa in der Mitte eines unmittelbar mit der Brennkraftmaschine verbundenen Abgasrohrs installiert ist, im Wesentlichen die Bedingung, dass das Luft/Kraftstoff-Gemisch mager ist (d. h., dass ein Zustand vorherrscht, in dem im Vergleich zu einem idealen Luft/Kraftstoff-Verhältnis die Luftmenge größer ist als die Kraftstoffmenge), was in anderen Worten bedeutet, dass in der Umgebung des Katalysators eine magere Atmosphäre vorherrscht.
  • Einer Erklärung zufolge soll der Grund dafür, dass in einer derartigen mageren Atmosphäre eine Katalysatorverschlechterung zu beobachten ist, im Übrigen darin liegen, dass Platinpartikeln, die den Katalysator bilden, in der Atmosphäre stark zusammenwachsen und daher die Katalysatoroberfläche insgesamt kleiner wird mit der Folge, dass die Chance auf einen Kontakt des Abgases mit dem Katalysator sinkt.
  • Die vorstehend erwähnte Katalysatorverschlechterung oder das Auftreten einer Umgebung, die diese Verschlechterung fördert, ist häufig zu beobachten. Beispielsweise wird in herkömmlichen Ottomotoren, etc. bisweilen eine Steuerung zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr (auch als ”Schubabschaltung”, ”F/C” (”fuel cut”), etc. bezeichnet) durchgeführt, um den Kraftstoffverbrauch zu senken, eine allzu hohe Last zu verhindern, etc. In diesem Fall nimmt das Kraftstoffverhältnis im Luft/Kraftstoff-Gemisch ab, während das Luftverhältnis zunimmt, wodurch sich die vorge nannte magere Atmosphäre ergibt. Sofern in diesem Fall keine Gegenmaßnahmen unternommen werden, wird die Katalysatorverschlechterung dadurch nur beschleunigt.
  • Um dieses Problem zu beheben, ist beispielsweise aus der japanischen Patentanmeldung JP 08144814 A ein Verfahren bekannt, das darin besteht, die Ausführung der Kraftstoffzufuhrunterbrechungssteuerung, etc. zu blockieren, wenn die Temperatur des Katalysators über einem vorgegebenen Wert liegt, um den Katalysator unter den Bedingungen üblicher Brennkraftmaschinen nicht einer mageren Atmosphäre auszusetzen.
  • Im Übrigen ist es bekannt, eine Abgasreinigungsvorrichtung auch für eine sogenannte Hybridleistungsabgabevorrichtung zu verwenden, welche die vorstehend beschriebene Brennkraftmaschine sowie eine Motor/Generator-Vorrichtung umfasst und um das funktionelle Zusammenspiel zwischen der Brennkraftmaschine und der Motor/Generator-Vorrichtung bemüht ist. Ein Beispiel hierfür findet sich in der japanischen Patentanmeldung JP 09-047094 oder JP 2000-324615 . Bei dieser Hybridleistungsabgabevorrichtung kann die in der japanischen Patentanmeldung JP 08144814 A beschriebene Steuerung ausgeführt werden.
  • Jedoch hat die Gegenmaßnahme zum Schutz vor einer Katalysatorverschlechterung, wie sie in der vorgenannten japanischen Patentanmeldung JP 08144814 A , etc. offenbart ist, noch einige Schwachstellen. Dies gilt inbesondere für die vorstehend erwähnte Hybridleistungsabgabevorrichtung.
  • Bei einer Hybridleistungsabgabevorrichtung dieser Bauart wird, sofern zweckmäßig, in Abhängigkeit von den erforderlichen Betriebsbedingungen unter Verwendung der Motor/Generator-Vorrichtung in der Funktion eines durch die Antriebskraft der Brennkraftmaschine drehangetriebenen Generators oder mittels eines in der Motor/Generator-Vorrich tung enthaltenen ausschließlichen Generators eine Batterie geladen. Weiter wird mittels der Motor/Generator-Vorrichtung in der Funktion eines Motors, der von der Batterie mit Leistung versorgt wird und dreht, oder mittels eines in der Motor/Generator-Vorrichtung enthaltenen ausschließlichen Motors unabhängig von oder in Zusammenarbeit mit der Brennkraftmaschine eine Antriebswelle drehangetrieben. Leistungsabgabevorrichtungen dieser Bauart lassen sich klassifizieren in Parallel- und Reihenhybridsysteme. In dem erstgenannten System wird die Antriebswelle unter Verwendung eines Teils der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine sowie der Antriebskraft der Motor/Generator-Vorrichtung drehangetrieben. In dem letztgenannten System dient die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine ausschließlich zum Laden der Batterie über die Motor/Generator-Vorrichtung, während die Antriebswelle über die Antriebskraft der Motor/Generator-Vorrichtung drehangetrieben wird.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Hybridleistungsabgabevorrichtung spielt die Brennkraftmaschine eine relative geringe Rolle, wodurch sich spürbare Effekte im Hinblick auf beispielsweise eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs, eine Verminderung der Konzentration der schädlichen Stoffe im Abgas etc. erzielen lassen.
  • Gleichzeitig kann sich aber für die Hybridleistungsabgabevorrichtung die folgende nachteilige Situation unter dem Gesichtspunkt der Katalysatorverschlechterung ergeben. Wenn die Antriebswelle durch das Zusammenspiel zwischen der Motor/Generator-Vorrichtung und der Brennkraftmaschine, wie vorstehend erwähnt, drehangetrieben wird, erfolgt der Betrieb der Brennkraftmaschine mitunter intermittierend. In diesem Fall arbeitet die Brennkraftmaschine so, dass sie nach einer gewissen Betriebsphase momentan in eine Abschalt- oder Stoppphase und anschließend wieder in eine Betriebsphase wechselt. In diesem Fall nimmt insbesondere im Zeitpunkt des Übergangs von der Betriebsphase in die Stoppphase die Luftmenge relativ zu, sobald die Kraftstoffeinspritzung unterbrochen wird. Dies bedeutet, dass sich eine magere Atmosphäre ergibt, wodurch eine Katalysatorverschlechterung möglicherweise beschleunigt wird. Darüber hinaus liegt zu diesem Zeitpunkt auf jeden Fall eine Phase vor, in der die Brennkraftmaschine passiv (träge, leer) läuft; aufgrund dieser Passivphase der Brennkraftmaschine ist es im Grunde unmöglich, die Luftströmung in das Abgasrohr zu begrenzen, so dass daraus möglicherweise eine magere Atmosphäre resultiert.
  • Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass der vorstehend genannte intermittierende Betrieb auch ausgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine warm ist oder unter einer hohen Last steht, so dass der Katalysator sogar einer Atmosphäre mit einer hohen Temperatur ausgesetzt wird. Diesbezüglich kann festgehalten werden, dass eine Katalysatorverschlechterung noch wahrscheinlicher ist.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann sich bei der Hybridleistungsabgabevorrichtung das Problem ergeben, dass als Folge einer beschleunigten Katalysatorverschlechterung beim Übergang von einer Betriebsphase in eine Stoppphase der Brennkraftmaschine die Konzentration schädlicher Stoffe im Abgas zunimmt.
  • Die DE 199 52 037 A1 lehrt einen Verbrennungsmotor mit Schubabschaltung. Im frei rollenden Betrieb wird die Brennstoffzufuhr abgeschaltet. Die Ventile werden so gesteuert, dass während der Schubabschaltung etwas Ladung im Zylinder verbleibt oder anders gesagt praktisch kein Gas vom Motor zum Auspuff (bzw. zum Katalysator) strömt. Dies wird erreicht, indem das Auslassventil während eines Einlasshubs geöffnet wird, so dass das zuvor ausgestoßene Gas in den Zylinder zurückgesaugt wird.
  • Die DE 198 58 468 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern der Brennstoffzufuhr während eines Schubabschaltungsmodus. Nach diesem Verfahren wird entweder die Sauerstoffmenge im Katalysator oder die Temperatur des Katalysators erfasst. Dem Motor wird intermittierend Kraftstoff zugeführt. Der Kraftstoff wird verwendet, um die Sauerstoffmenge im Katalysator zu verringern.
  • Die DE 100 48 392 A1 offenbart wie die bereits vorstehend genannte JP 08 144814 ein Verfahren zur Schubabschaltung in einem Verbrennungsmotor auf der Grundlage der Temperatur eines Katalysators. Die Schubabschaltung wird nur in dem Fall durchgeführt, dass die Temperatur des Katalysators ausreichend niedrig ist.
  • Die EP 1 201 477 A2 offenbart ein Verfahren zur Berechung der Sauerstoffmenge in einem Katalysator auf der Grundlage der Motordrehzahl, der Umdrehungsphase und der Temperatur. Dem Katalysator wird Luft zugeführt, bis die Luft mit der berechneten Menge an Sauerstoff gesättigt ist. Wenn die Brennkraftmaschine erneut gestartet wird, wird die Kraftstoffzufuhr erhöht, um einer Verschlechterung der Stickoxid-Reduktion vorzubeugen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsabgabevorrichtung und eine Hybridleistungsabgabevorrichtung zu schaffen, mit denen sich eine Verschlechterung eines Katalysators, die sich insbesondere in einem intermittierenden Betrieb der Brennkraftmaschine etc., ergeben kann, wenn eine Brennkraftmaschine abgeschaltet wird, effektiv verhindern lässt, sowie ein Verfahren zum Steuern dieser Vorrichtung und ein Hybridfahrzeug, das mit der vorstehend erwähnten Hybridleistungsabgabevorrichtung ausgestattet ist, bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Leistungsabgabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Hybridleistungsabgabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10, ein Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie durch ein Hybridfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung weist die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff zum Brennraum und die Steuervorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhrvorrichtung auf. Die Steuervorrichtung kann dabei die Kraftstoffzufuhrvorrichtung so steuern, dass sie, im Sinne einer Steuerung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, einen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr nach der Ausführung eines Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses zum Erhöhen der Kraftstoffmenge im Brennraum gegenüber der Kraftstoffmenge in dem momentanen Zustand ausführt.
  • Demgemäß wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, und insbesondere beim Übergang zwischen einer Betriebsphase und einer Stoppphase (d. h. einer Haltephase oder inaktiven Passivphase), beispielsweise während eines intermittierenden Betriebs der Brennkraftmaschine, eine größere Kraftstoffmenge als vor dem Übergangszeitpunkt in den Brennraum geführt. d. h., dass das Kraftstoffverhältnis im Luft/Kraftstoff-Gemisch zunimt. Im Ergebnis wird das aus dem Brennraum ausgestoßene Gas kraftstoffreicher oder fetter.
  • Erfindungsgemäß wird daher der Katalysator, der die Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen des Abgases bildet, keiner mageren Atmosphäre ausgesetzt. Dies gilt weiter auch für die Zeit des Leer- oder Passivlaufs der Brennkraftmaschine. Auch wenn durch diesen Passivlauf in das Abgasrohr Luft gefördert wird, nimmt das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, dennoch ab, sofern der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag durch den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess oder der Zeitpunkt, an dem der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt wird, wie auch der Prozess zum Stoppen der Brennkraftmaschine passend oder zweckdienlich gewählt werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann erfindungsgemäß eine Beschleunigung einer Katalysatorverschlechterung effektiv verhindert werden.
  • In einer Ausführungsform der ersten Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung steuert die Steuervorrichtung die Kraftstoffzufuhrvorrichtung so, dass sie den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators ausführt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess nach dem Kraftstoffmengenerhöhungsprozess erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators ausgeführt. Unter Berücksichtigung dessen, dass eine Verschlechterung umso schneller fortschreitet, je höher die Temperatur des Katalysators ist, kann durch diese Ausführungsform eine Steuerung dahingehend ausgeführt werden, dass der vorstehend erwähnte Prozess nur in dem Fall ausgeführt wird, in dem die Temperatur des Katalysators über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt, nicht aber in dem Fall, in dem die Temperatur des Katalysators nicht über dem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt. Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß dieser Ausführungsform eine Katalysatorverschlechterung effizient verhindert werden.
  • In dieser Ausführungsform kann die Steuervorrichtung weiter so ausgeführt sein, dass sie die Kraftstoffzufuhrvorrichtung so steuert, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess nur dann ausgeführt wird, wenn die Temperatur des Katalysators über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt.
  • Gemäß dieser Ausführung wird der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses nach dem vorstehend erwähnten Kraftstoffmengenerhöhungsprozess nur dann ausgeführt, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, und in dem Fall, in dem die Temperatur des Katalysators über dem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt. Der vorgegebene Temperaturschwellwert kann beispielsweise bei etwa 700°C liegen.
  • Wie vorstehend erwähnt kann ein Fortschritt einer Katalysatorverschlechterung effizient verhindert werden, indem die Ausführung des Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses nach dem erfindungsgemäßen Kraftstoffmengenerhöhungsprozess auf den Fall beschränkt ist, in dem der Katalysator eine hohe Temperatur hat.
  • Des Weiteren wird gemäß dieser Ausführungsform die vorstehend erwähnte, erfindungsgemäße Prozessserie nicht ausgeführt, wenn der Katalysator eine relativ niedrige Temperatur hat, was bedeutet, dass auch der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess nicht ausgeführt wird, so dass der für diesen Prozess benötigte Kraftstoff eingespart werden kann. Im Übrigen schreitet eine Katalysatorverschlechterung auch dann nicht schneller fort, wenn die vorstehend erwähnte, erfindungsgemäße Prozessserie nicht ausgeführt wird, da in diesem Fall der Katalysator ja eine relativ niedrige Temperatur hat.
  • Da der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess nach dem Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt wird, kann sich eine Übergangsverzögerung ergeben, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird (da die Kraftstoffmenge trotz des Stoppens erhöht wird); dies kann einen Einfluss auf den Fahrbewegungszustand, etc. eines Fahrzeugs, in dem die Leistungsabgabevorrichtung eingerichtet ist, haben. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Ausführung des Prozesses jedoch auf den Fall beschränkt, in dem der Katalysator eine hohe Temperatur hat, so dass sich dieses Problem weitestgehend verhindern lässt.
  • In einer anderen Ausführungsform der ersten Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung steuert die Steuervorrichtung die Kraftstoffzufuhrvorrichtung so, dass der Startzeitpunkt des Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses zwei bis drei Sekunden nach dem Startzeitpunkt des Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses liegt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann dadurch, dass die Länge der Zeitdauer zwischen dem Startzeitpunkt des Kraftstoffmengenerhöhungsprozess und dem Startzeitpunkt des Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses zwei bis drei Sekunden beträgt, eine Katalysatorverschlechterung effektiv verhindert werden; gleichzeitig lässt sich einer Übergangsverzögerung, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, und weiter einem Einfluss auf den Fahrbewegungszustand, etc. eines Fahrzeugs, in dem die Leistungsabgabevorrichtung eingebaut ist, von vornherein entgegenwirken. Wenn der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt wird, ohne die zwei Sekunden abzuwarten, wird die magere Atmosphäre alles andere als abgebaut, was zu einer Beschleunigung der Katalysatorverschlechterung beiträgt, während andererseits, wenn der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess nach mehr als drei Sekunden ausgeführt wird, dies einen starken Einfluss auf den Übergangsverzögerung, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, hat.
  • Eine weitere Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ausgestattet mit einem Sauerstoffkonzentrationssensor zum Messen oder Schätzen der Sauerstoffkonzentration in einem Abgassystem stromaufwärts des Katalysators; und einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Speichervorrichtung zum Speichern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Abgassystem, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, wobei die Steuervorrichtung die Kraftstoffzufuhrvorrichtung zum Korrigieren des Kraftstoffmengenerhöhungsbetrags im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess durch Rückkopplungslernen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beim vorherigen oder vergangenen Stoppen der Brennkraftmaschine, das von der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Speichervorrichtung gespeichert wurde.
  • Gemäß dieser Ausführungsform, die die Korrektur der Einspritzmenge im normalen Betrieb weiterentwickelt, wird der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag in Abhängigkeit von durch den Sauerstoffkonzentrationssensor, einen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, etc., während des vorherigen oder vergangenen Stopps der Brennkraftmaschine gemessenen oder abgeschätzten Beobachtungs- oder Schätzwerten eines im Wesentlichen oder voll und ganz konstanten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses korrigiert. Der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess vor dem Brennkraftmaschinenstopp wird durch das Rückkopplungslernen korrigiert, in dem die Beobachtungs- oder Schätzwerte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als Eingangsinformationen verwendet werden, wodurch, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, eine präzise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung realisiert wird. Daher kann das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, merklich reduziert und eine Katalysatorverschlechterung effektiver verhindert werden. Die Korrektur des Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag dient dabei dazu, den Kraft stoffmengenerhöhungsbetrag zu korrigieren, der in Bezug auf die Einspritzungsmenge vorgegeben wird, die zunächst in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl und der Last der Brennkraftmaschine bestimmt wird, um eine Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu beseitigen. Die Korrektur des Kraftstoffmengenerhöhungsbetrags dient im Besonderen dazu, den Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag durch das Rückkopplungslernen zu korrigieren, wobei die durch den Sauerstoffkonzentrationssensor, den Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, etc. gemessenen oder geschätzten Beobachtungs- oder Schätzwerte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als Eingangsinformationen verwendet werden. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis von einem Soll-Wert in Richtung mager abweicht, wird der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Besonderen in Richtung einer Erhöhung korrigiert. Der Soll-Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kann im Übrigen innerhalb eines angemessenen Bereichs von ”10” bis ”20” liegen. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis andererseits von dem Soll-Wert in Richtung fett abweicht, wird der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag in Richtung einer Verminderung korrigiert. Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis dem Soll-Wert entspricht, wird keine Korrektur vorgenommen.
  • Im Gegensatz zum normalen Betrieb hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, eine präzise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung realisiert werden kann, ohne von einer Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Passivlaufbetrieb oder im Passivlauf der Brennkraftmaschine beeinflusst zu werden, wo im Normalfall unerwartete Faktoren auftreten.
  • Insbesondere im Passivbetrieb sind die Einspritzmenge und die Ansaugluftmenge relativ klein verglichen mit den jeweiligen Mengen im normalen Betrieb. Die im tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Gemisch enthaltene Kraftstoffmenge wird von der an einem Einspritzventil anhaftenden Kraftstoffadhäsionsmenge (der Kraftstoffniederschlagsmenge), der Temperatur und der am Einspritzventil anliegenden Spannung, etc. beeinflusst. Je kleiner die Einspritzmenge wird, desto leichter ist sie beeinflussbar, so dass allein die Korrektur des Kraftstoffmengenerhöhungsbetrags im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess, der durch die Korrektur der Einspritzmenge im normalen Betrieb erhalten wird, wie vorstehend geschildert, die Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses noch nicht beseitigen kann, da eine große Differenz zwischen der in dem gewünschten Luft/Kraftstoff-Gemisch enthaltenen Kraftstoffmenge und der im tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Gemisch enthaltenen Kraftstoffmenge betsteht, so dass es schwierig oder unmöglich ist, eine präzise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zu realisieren. Gleichermaßen ist es schwierig oder unmöglich, die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zu realsieren, da im Passivlauf der Brennkraftmaschine kein Kraftstoff eingespritzt wird. Wenn die vorstehend erwähnte Korrektur der Einspritzmenge durchgeführt wird, reicht es nicht aus, die Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnissesse zu beseitigen, da es im Vergleich zum normalen Betrieb andere Faktoren gibt. Beispielsweise strömt bei einem mit Direkteinspritzung arbeitenden Ottomotor aus dem Einspritzventil ausgetretener Kraftstoff in das Abgassystem. Dieser aus dem Einspritzventil ausgetretene Kraftstoff ist ungleichmäßig verteilt und variert mit der Zeit hinsichtlich seiner Menge. Andererseits strömt bei einem mit Saugrohreinspritzung arbeitenden Ottomotor der im Saugrohr niedergeschlagener Kraftstoff in das Abgassystem, da das Einspritzventil in diesem Saugrohr angeordnet ist. Diese am Saugrohr niedergeschlagene Kraftstoffmenge wird von der Kraftstoffadhäsionsmenge des Saugrohrs und eines Einlassventil beeinflusst, aber die Kraftstoffadhäsionsmenge ändert sich stets mit der Zeit.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird ohne Beeinflussung durch die Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, die bedingt ist durch die Tatsache, dass die tatsächliche Kraftstoffmenge, die im Luft/Kraftstoff-Gemisch enthalten ist, sich aufgrund normalerweise auftretender unerwarteter Faktoren mit der Zeit ändert, der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess vor dem Brennkraftmaschinenstopp durch das Rückkopplungslernen korrigiert, wobei die Beobachtungs- oder Schätzwerte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als Eingangsinformation verwendet werden, wodurch eine präzise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung realisiert wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird. Daher kann das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, merklich reduziert und dadurch eine Katalysatorverschlechterung effektiver verhindert werden.
  • Im Übrigen wird gemäß dieser Ausführungsform das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht allzu fett, wenn die Kraftstoffmenge ansteigt und anschließend, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, so dass die HC- und CO-Emissionen kaum oder gar nicht zunehmnen, wenn die Kraftstoffmenge erhöht und die Brennkraftmaschine wieder gestartet wird.
  • Eine andere Ausführungsform der vorstehend dargestellten Leistungsabgabevorrichtungen der vorliegenden Erfindung ist ausgestattet mit einer Anzeigevorrichtung, die einem Fahrer anzeigt, wenn der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess über einem vorgegebenen oberen Wert oder unter einem vorgegebenen unteren Wert liegt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird bei der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung, in der die präzise Luft/Kraftstoff-Regelung, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, dadurch realisiert wird, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess vor dem Brennkraftmaschinenstopp in Abhängigkeit vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis während des vorherigen oder vergangenen Brennkraftmaschinenstopps korrigiert wird, beur teilt, ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess innerhalb eines vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt, und auf der Grundlage der Beurteilung lassen sich Defekte in den Abgas- und Ansaugsystemen erfassen und dem Fahrer anzeigen. Der Begriff ”Defekte in den Abgas- und Ansaugsystemen” bezieht sich dabei auf eine Abgasleckage oder Lufteinströmung hervorgerufen durch kleine Risse, etc. im Abgassystem, und die Erhöhung der Kraftstoffadhäsionsmenge (die Kraftstoffniederschlagsmenge) oder Kraftstoffleckage aus dem Einspritzventil im Ansaugsystem. Im Besonderen ist damit eine Abgasleckage stromaufwärts Katalysators oder eine Lufteinströmung hervorgerufen durch kleine Risse des Abgasrohrs, etc. oder verursacht durch eine unvollständig Abdichtung, etc. an dem Befestigungsabschnitt des Sauerstoffkonzentrationssensors sowie die Erhöhung der am Saugrohr und Einlassventil anhaftenden Kraftstoffadhäsionsmenge oder das Zurückbleiben von während der inaktiven Phase des Einspritzventils ausgetretenem Kraftstoff im Abgassystem gemeint.
  • Bei dieser Beurteilung wird, insbesondere wenn der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess größer ist als der vorgegebene obere Schwellwert, erfasst, dass eine Leckage hervorgerufen durch kleine Risse, etc. im Abgassystem eingetreten ist. Wenn andererseits der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess kleiner ist als der vorgegebene untere Schwellwert, wird erfasst, dass die Kraftstoffadhäsionsmenge im Ansaugsystem zunimmt oder eine Leckage von Kraftstoff aus dem Einspritzventil vorhanden ist.
  • Im Besonderen kann ein Defekt im Abgassystem, beispielsweise eine unvollständige Abdichtung, die sich im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine nicht feststellen lässt, durch diese Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung erfasst werden. Selbst für den Fall, dass ein Defekt vorhanden ist, beispielsweise kleine Risse und eine unvollständi ge Abdichtung, hat dieser keinen Einfluss auf das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, da im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine keine Luft in das Abgassystem strömt, so dass ein Defekt beispielsweise durch den Sauerstoffkonzentrationssensor etc., nicht erfasst werden kann. Da der Abgasklang im Fall eines Defekts, beispielsweise einer unvollständigen Abdichtung, dem im normalen Betrieb gleicht, kann des Weiteren auch der Fahrer keinen offensichtlichen Unterschied feststellen. Andererseits sind im Passivbetrieb oder im Passivlauf der Brennkraftmaschine die Einspritzmenge und die Ansaugluftmenge relativ klein verglichen mit der Einspritzmenge bzw. der Ansaugluftmenge im normalen Betrieb, oder es wird gar kein Kraftstoff eingespritzt. Wenn die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung über das Rückkopplungslernen hinaus ausgeführt wird, kann daher festgestellt werden, dass in den Abgas- und Ansaugsystemen Defekte vorhanden sind.
  • Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis allzu mager wird (was einem hohen Magergrad gleichkommt), wird durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung im Ergebnis nicht nur der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag erhöht, sondern für den Fall, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag größer ist als der vorgegebene obere Schwellwert, weiter die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung über das Rückkopplungslernen hinaus ausgeführt, so dass festgestellt wird, dass im Abgassystem ein Defekt, beispielsweise eine unvollständige Abdichtung, vorhanden ist. Dadurch kann von vornherein eine Luftverunreinigung hervorgerufen durch die Freigabe von im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine nicht durch den Katalysator gehenden Abgasen in die Luft verhindert werden. Im Besonderen kann, wenn der Katalysator einen Reinigungsprozentsatz von 99,9% oder größer hat, so dass selbst dann, wenn 0,1% Abgase in die Luft abgegeben werden, ohne durch den Katalysator zu gehen, die schlimmste Situation vermieden werden kann, die darin besteht, dass zweimal soviel HC, CO oder NOx gegenüber einem normalen Fahrzeug abgegeben werden.
  • In der gleichen Weise wird, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis allzu fett wird (was einem hohen Fettgrad gleichkommt), durch die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung nicht nur der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag vermindert, sondern für den Fall, dass dieser Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag kleiner ist als der vorgegebene untere Schwellwert, des Weiteren die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung über das Rückkopplungslernen hinaus ausgeführt, so dass festgestellt wird, dass im Ansaugsystem ein Defekt, beispielsweise eine Leckage von Kraftstoff aus dem Einspritzventil, vorhanden ist. Dadurch kann von vornherein eine Verschlechterung des katalytischen Reinigungsprozentsatzs, etc. verhindert werden. Im Besondern bleibt bei einem mit Direkteinspritzung arbeitenden Ottomotor, wenn die Brennkraftmaschine für eine lange Zeit gestoppt wird, Kraftstoff der während der inaktiven Zeit des Einspritzventils ausgetreten ist, im Abgassystem, und dieser Kraftstoff wird in die Luft abgegeben, und zwar ohne Reinigung durch den Katalysator, wenn die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Temperatur gestartet wird. Jedoch gestattet die Erfassung dieses Defekts, von vornherein eine Luftverschmutzung zu verhindern. Andererseits wird bei einem mit Saugrohreinspritzung arbeitenden Ottomotor, wenn die Kraftstoffadhäsionsmenge am Saugrohr und Einlassventil zunimmt, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager, wenn die Brennkraftmaschine beschleunigt wird, oder fett, wenn die Brennkraftmaschine verzögert wird, wodurch der katalytische Reinigungsprozentsatz verschlechtert wird. Jedoch gestattet die Feststellung dieses Defekts, diese Verschlechterung von vornherein zu verhindern.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird beurteilt, ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag, der bei der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung korrigiert wird, innerhalb des vorgege benen Schwellwertebereichs liegt, wobei auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses Defekte in den Abgas- und Ansaugsystemen erfasst und dem Fahrer angezeigt werden, so dass es möglich ist, von vornherein eine Luftverschmutzung, Verschlechterung des katalytischen Reinigungsprozentsatz, etc. zu verhindern.
  • Eine Hybridleistungsabgabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist neben den Merkmalen einer der vorstehend erwähnten Leistungsabgabevorrichtungen (einschließlich der verschiedenen Ausführungsformen) eine Motor/Generator-Vorrichtung auf, die unter Verwendung wenigstens eines Teils der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine elektrische Leistung erzeugen und über eine Antriebswelle eine Antriebskraft abgeben kann. Die Hybridleistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ausgestattet mit der Motor/Generator-Vorrichtung, die aus der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine elektrische Leistung erzeugt und über Antriebswelle eine Antriebskraft abgibt. Gemäß dem letztgenannten Merkmal wird der Drehantrieb der Antriebswelle durch die Motor/Generator-Vorrichtung realisiert, kann aber auch durch die vorstehend erwähnte Brennkraftmaschine (Parallelhybridsystem) realisiert werden, so dass selbst im Fall einer niedrigen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine es möglich ist, unter Unterstüztung der Motor/Generator-Vorrichtung in der Funktion eines Motor eine ausreichende Antriebskraft zu erhalten. Gemäß dem erstgenannten Merkmal (die Erzeugung elektrischer Leistung) kann die Batterie unter Verwendung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine geladen werden, so dass die Übertragung der Antriebskraft durch die Motor/Generator-Vorrichtung in der Funktion des Motors, auf die Antriebswelle für einen relativ langen Zeitraum realisiert werden kann, ohne dass eine besondere Ladephase vorgesehen werden müßte (wie im Fall des Reihenhybridsystems).
  • Auf jeden Fall kann durch eine Reduzierung der Rolle der Brennkraftmaschine, die Abgase emittiert, eine Leistungsabgabevorrichtung bereitgestellt werden, die eine Reduzierung der Kraftstoffverbrauchsmenge gestattet und keine Umweltverschmutzung verursacht.
  • In einer Ausführungsform der Hybridleistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung arbeitet die Brennkraftmaschine intermittierend, wobei eine Zeit, während der die Brennkraftmaschine gestoppt ist, den Übergangszeitpunkt von einem Betriebszeitabschnitt zu einem Zeitabschnitt im intermittierenden Betrieb einschließt, in dem die Brennkraftmaschine gestoppt ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform arbeitet die Brennkraftmaschine intermittierend. Die Brennkraftmaschine wird nämlich so betrieben, dass sie nach einer gewissen Betriebsphase vorübergehend in einen gestoppten Zustand wechselt und anschließend wieder in die Betriebsphase übergeht. Dementsprechend kann der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine und angesichts der Reduzierung der absoluten Menge der Abgase aus der Brennkraftmaschine die absolute Menge schädlicher Stoffe reduziert werden, die nach außen abgegeben werden.
  • Im übrigen findet in diesem Fall der Übergang von der Betriebsphase in den gestoppten Zustand der Brennkraftmaschine oder der umgekehrte Übergang während der gesamten Betriebsdauer der Leistungsabgabevorrichtung im Allgemeinen häufig statt. Dementsprechend könnte eine Katalysatorverschlechterung aus den eingangs genannten Gründen beschleunigt werden.
  • Insbesondere in dieser Ausführungsform enthält jedoch die Zeit, während der die Brennkraftmaschine gestoppt ist, den Übergangszeitpunkt zwischen der Betriebsphase und dem gestoppten Zustand in dem intermittierenden Betrieb. D. h., dass zu diesem Übergangszeitpunkt der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses nach dem erfindungsgemäßen Kraftstoffmengenerhöhungsprozess oder nach einer Verringerung der Brennkraftmaschinendrehzahl ausgeführt wird, so dass selbst dann, wenn der Übergangszeitpunkt häufig auftritt, eine Katalysatorverschlechterung dementsprechend weniger beschleunigt wird.
  • Ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem Brennraum umfasst die in Anspruch 12 genannten Prozesse.
  • Gemäß dem ersten Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine der vorliegenden Erfindung wird der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess nach dem Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt, so dass ein Fortschritt einer Katalysatorverschlechterung weitestgehend verhindert werden kann, ohne den Katalysator einer mageren Atmosphäre auszusetzen, wie mit der vorstehend erwähnten ersten Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Weiterbildung des genannten Verfahrens umfasst einen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zum Brennraum in Abhängigkeit von der Temperatur eines Katalysators zur Reinigung des Abgases aus dem Brennraum und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird.
  • Gemäß der Weiterbildung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Steuern einer Brennkraftmaschine wird, wenn die Temperatur des Katalysators hoch und die Brennkraftmaschinendrehzahl niedrig ist, der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses ausgeführt, so dass die schlimmste Situation vermieden werden kann, die darin besteht, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird in der Umgebung mit einer hohen Temperatur, in der eine Katalysatorverschlechterung ohne weiteres beschleunigt wird, wenn eine ungünstige Situation der anderen folgt, ebenso wie durch die vorstehend diskutierte zweite Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung. Dadurch kann eine Beschleunigung einer Katalysatorverschlechterung durch die vorliegende Erfindung weitestgehend verhindert werden.
  • Eine andere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen Prozess zum Erhöhen des Kraftstoffanteils in der Atmosphäre in der Umgebung eines Katalysators gegenüber dem Luftanteil in der Atmosphäre, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird.
  • Gemäß dieser Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird der Prozess zum Erhöhen des Kraftstoffanteils in der Atmosphäre in der Umgebung eines Katalysators gegenüber dem Luftanteil in der Atmosphäre ausgeführt, so dass einem Fortschritt einer Katalysatorverschlechterung weitestgehend entgegengewirkt werden kann, ohne den Katalysator einer mageren Atmosphäre auszusetzen, ebenso wie mit der vorstehend diskutierten dritten Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
  • Eine Weiterbildung des Verfahrens umfasst einen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, wenn die Temperatur eines Katalysators über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt; und einen Prozess zum Vermindern der in den Katalysator strömenden Luftmenge zusammen mit dem Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses.
  • Gemäß dieser Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Temperatur des Katalysators hoch ist, der Prozess zum Vermindern der in den Katalysator strömenden Luftmenge zusammen mit dem Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses ausgeführt, so dass die schlimmste Situation verhindert werden kann, die darin besteht, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird in einer Umgebung mit einer hohen Temperatur, in der eine Katalysatorverschlechterung ohne weiteres beschleunigt wird, wenn eine ungünstige Situation einer anderen folgt, ebenso wie mit der vorstehend erwähnten vierten Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung. Dadurch kann durch die Erfindung eine Beschleunigung einer Katalysatorverschlechterung weitestgehend verhindert werden.
  • Das Hybridfahrzeug nach Anspruch 16 der vorliegenden Erfindung weist die vorstehend erwähnte Hybridleistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung (einschließlich der verschiedenen Ausführungsformen); eine Fahrzeugkarosserie, auf der Hybridleistungsabgabevorrichtung vorgesehen ist; und an der Fahrzeugkarosserie vorgesehene Räder auf, die durch die von einer Antriebswelle abgegebenen Antriebskraft angetrieben werden.
  • Das Hybridfahrzeug der vorliegenden Erfindung ist ausgestattet mit der vorstehend erwähnten Hybridleistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung, so dass eine Katalysatorverschlechterung verhindert werden kann.
  • Das Wesen und die Anwendbarkeit dieser Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die im Folgenden kurz dargestellt werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Strukturdiagramm eines Leistungssystems eines Hybridfahrzeugs einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist ein Nomogramm zur Erläuterung der grundsätzlich Funktionsweise des Hybridfahrzeugs der Ausführungsform;
  • 3 ist ein Nomogramm für den Fall, in dem das Hybridfahrzeug der Ausführungsform stationär bei einer hohen Drehzahl angetrieben wird;
  • 4 ist ein Schaltkreisschema, das die Struktur einer Batterie und eines Motorsteuerkreises des Hybridfahrzeugs der Ausführungsform zeigt;
  • 5 ist ein Strukturdiagramm einer Brennkraftmaschine der Ausführungsform;
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zum Verhindern einer Verschlechterung eines Katalysators durch Ausführung einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Erzielen eines fetten Luft/Kraftstoff-Gemischs, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, einer ersten Ausführungsform zeigt;
  • 7A bis 7C sind Diagramme, die zeigen, wie sich durch die in 6 gezeigten Prozesssschritte die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändern, wobei 7A die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl, 7B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und 7C die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Vergleichsbeispiel zu 7B jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen;
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zum Verhindern einer Verschlechterung eines Katalysators durch einer geeignete Einstellung der Ausführungsdauer des Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl etc., wenn die Brennkraftma schine gestoppt wird, einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 9A und 9B sind Diagramme, die zeigen, wie sich durch die in 8 gezeigten Prozesssschritte die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändern, wobei 9A die Änderung der Brennkraftmachinendrehzahl und 9B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen;
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zum Verhindern einer Verschlechterung eines Katalysators durch Ausführung einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Erzielen eines fetten Luft/Kraftstoff-Gemischs und zum Regeln der Luftmenge, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 11A bis 11D sind Diagramme, die zeigen, wie sich durch die in 10 gezeigten Prozesssschritte die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändern, wobei 11A die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl, 11B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und die 11C und 11D die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von Vergleichsbeispielen zu 11B jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen;
  • 12A und 12B sind Flussdiagramme, die eine Vorgehensweise zum Erhöhen, Vermindern oder Korrigieren eines Kraftstoffmengenerhöhungsbetrags in einem Kraftstoffmengenerhöhungsprozess durch Rückkopplungslernen einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • 13A bis 13D sind Diagramme, die zeigen, wie sich durch die in 12 gezeigten Prozesssschritte die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändern, wobei 13A die Änderung der Brennkraftmaschi nendrehzahl, 13B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis, 13C die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem idealen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und 13D die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen;
  • 14 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zur Beurteilung, ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag innerhalb eines vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt, einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 15A bis 15D Diagramme sind, die zeigen, wie sich durch die in 14 gezeigten Prozesssschritte die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis ändern, wobei 15A die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl, 15B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem allzu mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis, 15C die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem idealen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und 15D die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem allzu fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die erfindungsgemäße Hybridleistungsabgabevorrichtung ist in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen in der Bauart eines Parallelhybridsystems in einem Hybridfahrzeug eingerichtet. Darüber hinaus wird in dem Hybridfahrzeug ein Verfahren zum Steuern der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung ausgeführt.
  • (Grundsätzliche Struktur und Funktionsweise des Hybridfahrzeugs)
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird zunächst die Struktur des Hybridfahrzeugs dieser Ausführungsform erläutert. 1 ist ein Strukturdiagramm eines Leistungssystems des Hybridfahrzeugs in dieser Ausführungsform.
  • Das Leistungssystem des Hybridfahrzeugs der Ausführungsform in 1 ist ausgestattet mit einer Brennkraftmaschine 150 (auch als BKM abgekürzt, wo zweckmäßig), Motoren/Generatoren MG1 und MG2, die ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Motor/Generator-Vorrichtung bilden, Steuerkreisen 191 und 192 zum Ansteuern der Motor/Generator-Vorrichtungen MG1 bzw. MG2, einer Steuerungseinheit 190 zum Steuern der Steuerkreise 191 und 192 und einer elektrischen Steuerungseinheit (EFIECU) 170 zum Steuern der mit Kraftstoffeinspritzung arbeitenden Brennkraftmaschine 150.
  • In dieser Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine 150 als ein Ottomotor ausgeführt. Die Brennkraftmaschine 150 treibt eine Kurbelwelle 156 an. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 150 wird von der EFIECU 170 gesteuert. Die EFIECU 170 ist ein Einchipmikrocomputer mit einer zentralen Prozessorseinheit (CPU), einem Festwertspeicher (ROM), einem Arbeitsspeicher (RAM) etc.. Die CPU führt im ROM aufgezeichnete Programme aus und steuert die Kraftstoffeinspritzmenge und Drehzahl der Brennkraftmaschine 150 etc.. Um diese Steuerungen zu ermöglichen, sind verschiedene Sensoren zum Angeben der Betriebszustände der Brennkraftmaschine 150 mit der EFIECU 170 verbunden, die hier aber nicht dargestellt sind.
  • Die Motoren/Generatoren MG1 und MG2 sind als Synchron-Motoren/Generatoren ausgeführt und umfassen jeweils einen Läufer 132 bzw. 142 mit einer Vielzahl von Permanentmagne ten an der Außenumfangsfläche sowie einen Ständer 133 bzw. 143, auf dem eine Dreiphasenwicklung gewickelt ist, die ein umlaufendes Magnetfeld bildet. Die Ständer 133 und 143 sind an einem Gehäuse 119 befestigt. Die Dreiphasenwicklungen, die auf die Ständer 133 und 143 der Motoren/Generatoren MG1 bzw. MG2 gewickelt sind, sind über die Steuerkreise 191 bzw. 192 mit einer Batterie 194 verbunden.
  • Die Steuerkreise 191 und 192 sind Transistor-Wechselrichter, die jeweils mit einem Transistorenpaar als Schaltelemente je Phase versehen sind. Die Steuerkreise 191 und 192 sind voneinander unabhängig mit der Steuerungseinheit 190 verbunden. Wenn die Transistoren der Steuerkreise 191 und 192 durch Steuersignale von der Steuerungseinheit 190 leitend geschaltet werden, fließt zwischen der Batterie 194 und den Motoren/Generatoren MG1 und MG2 elektrischer Strom.
  • Die Motoren/Generatoren MG1 und MG2 können jeweils in der Funktion eines Motors arbeiten, der zur Drehung und Antrieb von der Batterie 194 mit Leistung versorgt wird (dieser Betriebszustand wird im Folgenden als ”Leistung”, wo zweckmäßig). Alternativ dazu können die Motoren/Generatoren MG1 und MG2 jeweils auch in der Funktion eines Generators arbeiten, der zwischen den beiden Anschlüssen der Dreiphasenwicklung eine elektromotorische Kraft zum Laden der Batterie 194 erzeugt, wenn die Läufer 132 und 142 von einer externen Kraft angetrieben werden (dieser Betriebszustand wird im Folgenden als ”Regeneration” bezeichnet, wo zweckmäßig).
  • Die Brennkraftmaschine 150 und die Motoren/Generatoren MG1 und MG2 sind über ein Planetengetriebe 120 mechanisch miteinander verbunden. Das Planetengetriebe 120 hat drei Drehwellen, die jeweils mit einem der nachstehend beschriebenen Zahnräder verbunden sind. Die Zahnräder, die das Planetengetriebe 120 bilden, bestehen aus einem Sonnenrad 121, das sich in der Mitte dreht, einem Planetenrad 123, das um das Sonnenrad 121 läuft, während es sich um seine eigene Achse dreht, und einem Hohlrad 122, das am Außenumfang dreht. Die Welle des Planetenrads 123 ist an einem Planetenradträger 124 drehbar gelagert. Im Hybridfahrzeug der Ausführungsform ist die Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 über einen Schwingungsdämpfer 130 mit einer Planetenradträgerwelle 127 verbunden. Der Schwingungsdämpfer 130 hat die Funktion, eine an der Kurbelwelle 156 entstehende Torsionsschwingung zu absorbieren. Der Läufer 132 des Motors/Generators MG1 ist mit einer Sonnenradwelle 125 verbunden. Der Läufer 142 des Motors/Generators MG2 ist mit einer Hohlradwelle 126 verbunden. Die Drehung des Hohlrads 122 wird über ein Gliederband 129 auf eine Antriebswelle 112 und weiter auf die Räder 116R und 116L übertragen.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise des Leistungssystems des Hybridfahrzeugs der soweit dargestellten erläutert.
  • Unter Bezugnahme auf 2 und 3 wird zunächst die Funktionsweise des Planetengetriebes 120 beschrieben. Das Planetengetriebe 120 zeichnet sich dadurch aus, dass, wenn die Drehzahl und das Drehmoment (die im Folgenden gemeinsam als ”Drehzustand” bezeichnet sind, wo zweckmäßig) zweier der vorstehend erwähnten drei Drehwellen bestimmt sind, auch der Drehzustand der verbleibenden Drehwelle bestimmt ist. Die Beziehung der Drehzustände der Drehwellen zueinander lässt sich durch eine aus der Mechanik bekannte Gleichung erhalten; sie kann aber auch mittels eines Diagramms, das im Folgenden als Nomogramm bezeichnet wird, geometrisch bestimmt werden.
  • 2 zeigt ein Beispiel für dieses Nomogramm. Die vertikale Achse zeigt die Drehzahlen der Drehwellen. Die horizontale Achse zeigt die Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder unter Bezugnahme auf ein Abstandsverhältnis. Die Sonnenradwelle 125 (Position S in 2) und die Hohlrad welle 126 (Position R in 2) sind an den beiden Enden angeordnet; die Position C, die das Liniensegment zwischen der Position S und der Position R im Verhältnis l:ρ teilt, ist an der Position der Planetenradträgerwelle 127 angeordnet. ρ ist das Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrads 121 zur Zähnezahl des Hohlrads 122. Für die so definierten Positionen S, C und R sind jeweils die Drehzahlen Ns, Nc und Nr der Drehwellen der Zahnräder aufgetragen. Das Planetengetriebe 120 zeichnet sich somit dadurch aus, dass die auf diese Weise aufgetragenen drei Punkte präzise auf einer Geraden liegen. Diese Gerade wird als die dynamisch kollineare Linie bezeichnet. Die dynamisch kollineare Linie ist bestimmt, wenn zwei Punkte primär bestimmt sind. Daher kann unter Verwendung der dynamisch kollinearen Linie die Drehzahl der verbleibenden Drehwelle aus den Drehzahlen zweier der drei Drehwellen ermittelt werden.
  • Das Planetengetriebe 120 besitzt weiter die Eigenschaft, dass, wenn die Drehmomente der Drehwellen jeweils durch eine auf die dynamisch kollineare Linie wirkende Kraft ersetzt und dargestellt werden, die dynamisch kollineare Linie als ein starrer Körper im Gleichgewicht stehen muß. Als ein konkretes Beispiel sei angenommen, dass das auf die Planetenradträgerwelle 127 wirkende Drehmoment Te ist. In diesem Fall wirkt, wie es in 2 gezeigt ist, auf die dynamisch kollineare Linie eine Kraft in einer dem Drehmoment Te entsprechenden Höhe senkrecht nach oben an der Position C. Die Richtung, in der die Kraft wirkt, wird in Abhängigkeit von der Richtung des Drehmoments Te bestimmt. Darüber hinaus wirkt das von der Hohlradwelle 126 abgegebene Drehmoment Tr auf die dynamisch kollineare Linie senkrecht nach unten an der Position R. Tes und Ter in 2 sind zwei äquivalente Kräfte, in die sich das Drehmoment Te auf der Grundlage des Gesetzes der Zerlegung der auf einen starren Körper wirkenden Kraft zerlegen lässt, wobei folgende Beziehungen gelten: ”Tes = ρ/(1 + ρ)·Te” und ”Ter = 1/(1 + ρ)·Te”. Unter Berücksichtigung der Bedingung, dass die dynamisch kollineare Linie unter den vorgenannten wirksamen Kräften als ein starrer Körper im Gleichgewicht ist, kann nun das auf die Sonnenradwelle 125 wirkende Drehmoment Tm1 und das auf die Hohlradwelle 126 wirkende Drehmoment Tm2 ermittelt werden. Das Drehmoment Tm1 ist gleich dem Drehmoment Tes, während das Drehmoment Tm2 gleich der Differenz zwischen dem Drehmoment Tr und dem Drehmoment Ter ist.
  • Im Betrieb der mit der Planetenradträgerwelle 127 in Verbindung stehenden Brennkraftmaschine 150 können das Sonnenrad 121 und das Hohlrad 122 unter der Bedingung, dass die vorgenannte Bedingung in Bezug auf die dynamisch kollineare Linie erfüllt ist, in verschiedenen Drehzuständen drehen. Wenn sich das Sonnenrad 121 dreht, kann deren Drehleistung zur Leistungserzeugung durch den Motor/Generator MG1 verwendet werden. Wenn sich das Hohlrad 122 dreht, kann die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Leistung auf die Antriebswelle 112 übertragen werden. Bei einem Hybridfahrzeug mit der in 1 gezeigten Struktur lässt sich die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Leistung in eine auf die Antriebswelle 112 übertragene mechanisch Leistung und eine regenerierte elektrische Leistung zerlegen. Durch Verwendung der regenerierten elektrischen Leistung zum Antrieb des Motors/Generators MG2 und zur Leistungsunterstützung ist ein Betrieb des Hybridfahrzeug unter Abgabe einer vorgegebenen Leistung möglich. Ein derartiger Betriebszustand lässt sich in einem normalen Betriebszustand des Hybridfahrzeugs erzielen. Im übrigen wird bei einer hohen Last, beispielsweise bei voller Beschleunigung, der Motor/Generator MG2 auch von der Batterie 194 mit elektrischer Leistung versorgt, wodurch sich die auf die Antriebswelle 112 übertragene Leistung erhöhen lässt.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeug kann die Leistung des Motors/Generators MG1 oder MG2 an der Antriebswelle 112 abgegeben werden, so dass sich das Hybrid fahrzeug ausschließlich über die von diesen Motoren abgegebene Leistung antreiben lässt. Daher kann auch dann, wenn das Fahrzeugs fährt, die Brennkraftmaschine 150 gestoppt oder in den sogenannten Passivbetrieb geschaltet werden. Dieser Betriebszustand kann eingestellt werden werden, wenn sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt oder wenn das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt. Darüber hinaus muß bei dem Hybridfahrzeug der Ausführungsform die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Leistung nicht auf zwei Wege aufgeteilt werden, vielmehr kann die von der Brennkraftmaschine 150 abgegebene Leistung nur auf die Seite der Antriebswelle 112 übertragen werden. Dies stellt einen Betriebszustand dar, der eingestellt werden kann, wenn das Fahrzeug konstant mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, und in dem der Motor/Generator MG2 aufgrund der Hochgeschwindigkeitsfahrt träge dreht, was zur Folge hat, dass das Fahrzeug unter Verwendung ausschließlich der von der Brennkraftmaschine 150 abgegebenen Leistung ohne Unterstützung des Motors/Generators MG2 angetrieben wird.
  • 3 ist ein Nomogramm für den Fall, in dem das Fahrzeug konstant mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben wird. In dem in 2 gezeigten Nomogramm ist die Drehzahl der Sonnenradwelle positiv, während sie in dem in 3 gezeigten Nomogramm bedingt durch die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 150 und die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 aber negativ ist. Dabei sind die Drehrichtung und Drehmomentwirkrichtung des Motors/Generators MG1 gleich, so dass der Motor/Generator MG1 als Motor betrieben wird, der die durch das Produkt aus dem Drehmoment Tm1 und der Drehzahl Ns (die im Zustand des Rückwärts- oder Umkehrantriebs negativ ist) dargestellte elektrische Energie verbraucht. Die Drehrichtung und Drehmomentwirkrichtung des Motors/Generators MG2 verschieden, so dass der Motor/Generator MG2 als ein Generator betrieben wird, der die durch das Produkt aus dem Drehmoment Tm2 und der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 126 dargestellte elektrische Energie regeneriert.
  • Wie vorstehend erwähnt kann das Hybridfahrzeug in dieser Ausführungsform in Abhängigkeit von der Wirkweise des Planetengetriebes 120 in verschiedenen Betriebszuständen angetrieben werden.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 der Steuerungsbetrieb der Steuerungseinheit 190 erläutert.
  • Der gesamte Betrieb der Leistungsabgabevorrichtung der Ausführungsform wird von der Steuerungseinheit 190 gesteuert. Die Steuerungseinheit 190 ist ebenso wie die EFIECU 170 ein Einchipmikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM etc.. Die Steuerungseinheit 190 ist mit der EFIECU 170 verbunden, so dass ein Austausch verschiedener Informationen ermöglicht ist. Die Steuerungseinheit 190 ist so ausgebildet, dass sie den Betrieb der Brennkraftmaschine 150 indirekt steuern kann, indem sie der EFIECU 170 Informationen über Drehmomentbefehlswerte, Drehzahlbefehlswerte etc. übermittelt, die für die Steuerung der Brennkraftmaschine 150 erforderlich sind. Auf diese Weise steuert die Steuerungseinheit 190 den Betrieb der Leistungsabgabevorrichtung insgesamt. Zur Realisierung dieser Steuerung ist die Steuerungseinheit 190 mit verschiedenen Sensoren, beispielsweise einem Sensor 144 zum Lernen der Drehzahl der Antriebswelle 112, etc. ausgestattet. Da die Hohlradwelle 126 und die Antriebswelle 112 mechanisch miteinander gekoppelt sind, ist allein der Sensor 144 für die Hohlradwelle 126 vorgesehen, der dazu dient, die Drehzahl der Antriebswelle 112 in Erfahrung zu bringen, und in dieser Ausführungsform allgemein einem Sensor zum Steuern des Drehbetriebs des Motors/Generators MG2 entspricht.
  • (Elektrischer Schaltkreis im Leistungssystem des Hybridfahrzeugs)
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird anschließend ein für das Leistungssystem des Hybridfahrzeugs dieser Ausführungsform vorgesehener elektrischer Schaltkreis ausführlicher erläutert. Die Steuerungseinheit 190, die Motoren/Generatoren MG1 und MG2, die Steuerkreise 191 und 192 und die Batterie 194, die in 1 gezeigt sind, werden nun ausführlich dargestellt.
  • Wie es in 4 gezeigt ist, sind ein Wechselrichter-Kondensator 196, der mit dem Motor/Generator MG1 in Verbindung stehende Steuerkreis 191 sowie der mit dem Motor/Generator MG2 in Verbindung stehende Steuerkreis 192 in paralleler Anordnung mit der Batterie 194 verbunden.
  • Die Batterie 194 ist ausgestattet mit einem Batteriemodul 194a, einem SMR (Systemhauptrelais) 194b, einem Spannungserfassungskreis 194c, einem Stromsensor 194d, etc.. Auf Befehl der Steuerungseinheit 190 stellt das SMR 194b eine Leistungsverbindung bzw. Unterbrechung mit einem Hochspannungskreis her, und ist mit zwei Relais R1 und R2 versehen, die an der Plus- bzw. Minusklemme des Batteriemoduls 194a angeordnet sind. Die beiden Relais R1 und R2 für die Batterie 194 sind vorgesehen, damit durch das Einschalten des Relais R2 und anschließend des Relais R1 bei der Leistungsverbindung und durch das Ausschalten des Relais R1 und anschließend des Relais R2 bei der Leistungsunterbrechung zuverlässige Aktionen erhalten werden. Der Spannungserfassungskreis 194c erfasst den Gesamtspannungswert des Batteriemoduls 194a. Der Stromsensor 194d erfasst den Ausgangsstromwert des Batteriemoduls 194a. Die Ausgangssignale des Spannungserfassungskreises 194c und des Stromsensors 194d werden der Steuerungseinheit 190 übermittelt.
  • Die Steuerkreise 191 und 192 sind Leistungswandler zum Umwandeln des Hochspannungs-Gleichstroms der Batterie und des Wechselstroms für die Motoren/Generatoren MG1 und MG2.
  • Sie sind im Besonderen jeweils mit einer Dreiphasenbrückenschaltung 191a bzw. 192a ausgestattet, die jeweils aus sechs Leistungstransistoren gebildet sind, und wandeln mittels der Dreiphasenbrückenschaltungen 191a und 192a den Gleichstrom und den Dreiphasenwechselstrom um.
  • Die Steuerkreise 191 und 192 sind jeweils mit einem Spannungserfassungskreis 191b bzw. 192b versehen. Die Spannungserfassungskreise 191b und 192b erfassen die gegenelektromotorische Spannung des Motors/Generators MG1 bzw. MG2. Die Ansteuerung der Leistungstransistoren der Dreiphasenbrückenschaltungen 191a und 192a wird jeweils gesteuert durch die Steuerungseinheit 190. Die für die Stromsteuerung notwendigen Informationen, wie z. B. die an den Spannungserfassungskreisen 191b und 192b erfassten Spannungswerte sowie die von einem nicht dargestellten, zwischen den Dreiphasenbrückenschaltungen 191a und 192a und den Motoren/Generatoren MG1 und MG2 angeordneten Stromsensor erfassten Stromwerte, werden von den Steuerkreisen 191 und 192 auf die Steuerungseinheit 190 übertragen.
  • (Ottomotor mit Direkteinspritzung)
  • Im Folgenden wird der mit Direkteinspritzung arbeitende Ottomotor, der für das Hybridfahrzeug dieser Ausführungsform vorgesehen ist, unter Bezugnahme auf 5 ausführlich erläutert. Im Besonderen wird die in 1 gezeigte Brennkraftmaschine 150 nun ausführlich beschrieben.
  • Wie es in 5 gezeigt ist, ist die Brennkraftmaschine 150 ein sogenannter Ottomotor mit Direkteinspritzung, der den Kraftstoff direkt in den Brennraum einspritzt. Die Brennkraftmaschine 150 wird von der EFIECU 170 gesteuert. Die Brennkraftmaschine 150 weist einen Zylinderblock 14 auf, in dem ein Zylinder 16 ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine 150 ist im Übrigen mit einer Vielzahl von Zylindern versehen, wenngleich aus Gründen der Zweckmäßigkeit nur ein Zylinder 16 aus der Vielzahl von Zylindern gezeigt ist.
  • Im Zylinder 16 ist ein Kolben 18 angeordnet. Der Kolben 18 ist in 5 im Zylinder 16 vertikal gleitbeweglich. Oberhalb des Kolbens 18 ist im Zylinder 16 ein Brennraum 20 ausgebildet. In den Brennraum 20 ragt die Einspritzdüse eines Einspritzventils 22. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 150 wird Kraftstoff von einer Kraftstoffförderpumpe 24 unter Druck zum Einspritzventil 22 gefördert. Das Einspritzventil 22 und die Kraftstoffförderpumpe 24 stehen in Verbindung mit der EFIECU 170. Die Kraftstoffförderpumpe 24 pumpt den Kraftstoff im Ansprechen auf ein von der EFIECU 170 geliefertes Steuersignal unter Druck zum Einspritzventil 22e. Das Einspritzventil 22 spritzt den Kraftstoff im Ansprechen auf ein von der EFIECU 170 geliefertes Steuersigal in den Brennraum 20 ein.
  • Darüber hinaus ragt in den Brennraum 20 die Spitze einer Zündkerze 26. Die Zündkerze 26 entzündet im Ansprechen auf ein von der EFIECU 170 geliefertes Zündsignal den Kraftstoff im Brennraum 20. über ein Auslassventil 28 ist ein Abgasrohr 30 mit dem Brennraum 20 verbunden. Die Krümmerrohre eines Einlasskrümmers 34 sind über ein Einlassventil 32 mit dem Brennraum 20 verbunden. Der Einlasskrümmer 34 ist stromaufwärts mit einem Druckausgleichsbehälter 36 verbunden. Stromaufwärts des Druckausgleichsbehälters 36 ist weiter ein Saugrohr 38 angeschlossen.
  • Im Saugrohr 38 ist eine Drosselklappe 40 angeordnet und eingerichtet. Die Drosselklappe 40 ist an einen Drosselklappenmotor 42 gekoppelt. Der Drosselklappenmotor 42 ist mit der EFIECU 170 verbunden. Der Drosselklappenmotor 42 ändert den Öffnungsbetrag der Drosselklappe 40 in Abhängigkeit von einem von der EFIECU 170 angelegten Steuersignal. In der Nähe der Drosselklappe 40 ist ein Drosselklappenöffnungssensor 44 angeordnet und eingerichtet. Der Drossel klappenöffnungssensor 44 übermittelt der EFIECU 170 ein elektrisches Signal entsprechend des Öffnungsbetrags der Drosselklappe 40 (im Folgenden als Drosselklappenöffnung SC bezeichnet, wo zweckmäßig). Die EFIECU 170 erfasst die Drosselklappenöffnung SC auf der Grundlage des Ausgangssignals des Drosselklappenöffnungssensors 44.
  • Ein Zündschalter 76 (im Folgenden als IG-Schalter 76 bezeichnet) ist mit der EFIECU 170 verbunden. Die EFIECU 170 erfasst den EIN/AUS-Zustand des IG-Schalters 76 auf der Grundlage des Ausgangssignals des IG-Schalters 76. Wenn der IG-Schalter 76 ausgeschaltet wird, werden die Einspritzung durch das Einspritzventil 22, die Zündung durch die Zündkerze 26 und die Kraftstoffförderung durch die Kraftstoffförderpumpe 24 und damit der Betrieb der Brennkraftmaschine 150 gestoppt.
  • In der Nähe eines Gaspedals 78 ist ein Gaspedalstellungssensor 80 angeordnet und eingestellt. Der Gaspedalstellungssensor 80 übermittelt der EFIECU 170 ein elektrisches Signal entsprechend dem Betätigungsbetrag des Gaspedals 78 (im Folgenden als Gaspedalstellung AC bezeichnet). Die EFIECU 170 erfasst die Gaspedalstellung AC auf der Grundlage des Ausgangssignals der Gaspedalstellungssensors 80. In dieser Ausführungsform ist ein Turbolader 39 für das Saugrohr 38 vorgesehen und so ausgeführt, dass beispielsweise mittels einer Turbine, die auf Seiten des Abgasrohrs 30 vorgesehen ist, verdichtete Luft in das Saugrohr 38 geladen wird. Der Turbolader 39 hat eine Drehwelle, die von einem diesbezüglich vorgesehenen ausschließlichen Motor/Generator angetrieben wird, der von den Motoren/Generatoren MG1 und MG2 verschieden und so ausgeführt ist, dass eine Erhöhung der Drehzahl zu einer Erhöhung des Ladedrucks durch Turboaufladung führt. Im Besondern ist der Turbolader so ausgeführt, dass eine ”Turboladerunterstützung” ausführbar ist. Im Übrigen ist der ausschließliche Motor/Generator so ausgeführt, dass er die Abgasenergie der Brennkraftmaschine 150 auf Seiten des Abgasrohrs 30 unter Leistungserzeugung regeneriert. Darüber hinaus kann der Turbolader 39 so ausgeführt sein, dass er den Zylinderdruck im Ansprechen auf ein Steuersignal von der EFIECU 170 zu einem bestimmten Zeitpunkt veränderlich erhöht.
  • In der Ausführungsform ist das Abgasrohr 30 mit einer Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 zur Abgasreinigung ausgestattet. Die Reinigungsleistung der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 ist im Übrigen bei einer unterhalb einer bestimmten Temperatur liegenden Temperatur merklich reduziert. An der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 ist daher ein Temperatursensor 31T angebracht, der die Katalysatortemperatur TCA erfasst, die der EFIECU 170 als Katalysatortemperaturinformation zugeleitet wird. Alternativ dazu kann die Katalysatortemperatur TCA auf der Grundlage anderer Erfassungsinformationen, wie z. B. der Drehzahl der Brennkraftmaschine 150, indirekt abgeschätzt werden. Die erfasste oder in obiger Weise abgeschätzte Katalysatortemperatur TCA wird für die Brennkraftmaschinensteuerung dahingehend verwendet, dass die Katalysatortemperatur nicht unter die bestimmte Temperatur sinkt.
  • (Erste Ausführungsform – Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung)
  • Unter Bezugnahme auf 6 und 7A bis 7C wird im Folgenden ein Verfahren zum wirksamen Verhindern einer Verschlechterung (Verschleiß, Alterung, etc.) eines Katalysators der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 30 erläutert, das mittels der Steuerungseinheit 190 und der EFIECU 170, die eine erfindungsgemäße ”Steuervorrichtung” bilden, realisiert wird. 6 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung durch Ausführung einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Erhalt eines fetten (kraftstoffreichen) Luft/Kraftstoff-Gemischs, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, zeigt. 7A bis 7C sind Diagramme, die zeigen, wie sich die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch die in 6 gezeigten Prozesssschritte ändern, wobei 7A die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl, 7B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und 7C die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Vergleichsbeispiels zu 7B jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen.
  • In 6 wird zunächst beurteilt, ob eine Brennkraftmaschinenstoppforderung vorhanden ist, d. h. ob die Brennkraftmaschine 150 momentan gestoppt werden soll (Schritt S11). Wenn in diesem Schritt S11 (Ja) entschieden wird, dass eine Brennkraftmaschinenstoppforderung vorliegt, geht die Steuerung zu einem Prozess zur Realisierung der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung, um ein fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten, (vom Schritt S11 zum Schritt S12) weiter, während für den Fall, dass keine Brennkraftmaschinenstoppforderung vorliegt, die Steuerung die Luft/Kraftstoff-Regelung beendet (d. h. vom Schritt S11 zum Schritt ENDE geht).
  • Diesbezüglich kann in dem Fall, in dem der erstgenannte Prozess gewählt wird, d. h. in dem entschieden wird, dass eine Stoppforderung vorliegt, üblicherweise davon ausgegangen werden, dass beispielsweise der intermittierende Betrieb der Brennkraftmaschine 150 der in 1 gezeigten Hybridleistungsabgabevorrichtung vor dem Übergang von einer Betriebsphase in eine Stoppphase steht. Denn die Brennkraftmaschine 150 muß nicht ständig in Betrieb sein, wie es unter Bezugnahme auf 2 und 3 erläutert wurde, da bei der erfindungsgemäßen Hybridleistungsabgabevorrichtung (1) der Antrieb des Fahrzeugs durch das Zusammenspiel der Brennkraftmaschine 150 mit den Motoren/Generatoren MG1 und MG2 ermöglicht wird. Dabei lässt sich der Fall, in dem die Brennkraftmaschine 150 leer läuft, beispielsweise auf der Grundlage des Grads der Gaspedalstellung AC, des Ladezustands der Batterie 194 etc. bestimmen. Darüber hinaus kann von einem Betriebszustand, in dem die Brennkraftmaschine 150 tatsächlich leer (passiv) läuft, ausgegangen werden, wenn sich das Fahrzeug zu bewegen beginnt oder mit langsamer Geschwindigkeit fährt.
  • Anschließend wird beurteilt, ob die Katalysatortemperatur der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 über einem im Voraus eingestellten vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt (Schritt S12). Wenn in diesem Schritt S12 entschieden wird, dass die Katalysatortemperatur über dem vorgegebenen Wert liegt (Ja), geht die Steuerung (vom Schritt S12 zum Schritt S13) weiter zu einem Prozess zur Realisierung der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Erhalt eines fetten Luft/Kraftstoff-Gemischs, während die Steuerung für den Fall, dass die Katalysatortemperatur nicht über dem vorgegebenen Wert liegt, (vom Schritt S12 zum Schritt S14) weiter zu dem nachstehend erläuterten Brennkraftmaschinenstoppsteuerungsprozess geht.
  • Dieser Prozess lässt sich unter Verwendung der Messergebnisse des in 5 gezeigten Temperatursensors 31T 5 durchführen.
  • Zwar wird bei dem vorstehend genannnten Prozess die vorherrschende Temperatur des Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 mittels des Temperatursensors 31T auf der Grundlage direkter Messergebnisse bestätigt, die vorliegende Erfindung ist im Übrigen aber nicht auf diese Vorgehensweise beschränkt. Zur Bestätigung der vorherrschenden Temperatur der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 gestattet die Bestätigung anderer mit der Temperatur in enger Beziehung stehender Parameter ebenfalls eine Abschätzung der Temperatur aus diesen Parametern. Die Temperatur des Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 steht im Besonderen in einer bestimmten funktionellen Beziehung mit der Kühlwassertempera tur, der Ansaugluftmenge, der Brennkraftmaschinendrehzahl, etc. der Brennkraftmaschine 150. Daher kann die Ist-Temperatur der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 unter Verwendung der vorstehend beispielhaft genannten, verschiedenen Werte abgeschätzt werden.
  • Wenn die Brennkraftmaschinenstoppforderung vorliegt (im Schritt S11: Ja) und die Katalysatortemperatur über dem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt (im Schritt S12: Ja), wird anschließend, wie vorstehend erwähnt, der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess zum Erhöhen der Kraftstoffmenge im Brennraum 20 gegenüber der Ist-Kraftstoffmenge durchgeführt (Schritt S13). Im Besonderen wird von der Kraftstoffförderpumpe 24 Kraftstoff unter Druck zum Einspritzventil 22 gefördert, das den Kraftstoff im Ansprechen auf das Steuersignal der EFIECU 170 in den Brennraum 20 einspritzt.
  • In der ersten Ausführungsform wird nach der Ausführung des Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses im Ansprechen auf die Brennkraftmaschinenstoppforderung im Schritt S11 der Stoppprozess zum Stoppen der Brennkraftmaschine 150 tatsächlich ausgeführt (Schritt S14).
  • In 7A bis 7B sind die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend des Kraftstoffmengenerhöhungsprozess oder des daran anschließenden Brennkraftmaschinenstoppprozesses gezeigt. Zunächst zeigt 7B, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, nach dem mit dem Bezugszeichen FR angegebenen Zeitpunkt infolge der Erhöhung der Kraftstoffmenge gegenüber der im Zeitpunkt FR vorhandenen Ist-Kraftstoffmenge absinkt. Anders ausgedrückt nimmt das Verhältnis Kraftstoff/Luft zu (d. h. das Luft/Kraftstoff-Gemisch wird ”kraftstoffreich” bzw. ”fett”). Dieser Kraftstoffmengenerhöhungsprozess geht über eine vorgegebene Dauer T1 ab dem vorgenannten Zeitpunkt FR und endet anschließend im Zeit- Punkt nach Ablauf der Dauer T1 (siehe das Bezugszeichen FS in 7B). D. h., dass die Kraftstoffzufuhr zum Zeitpunkt FS unterbrochen wird.
  • Durch diesen Kraftstoffmengenerhöhungsprozess bleibt die Katalysatoratmosphäre für die vorgegebene Dauer T1 bzw. länger (siehe das Bezugszeichen T2 in 7B) aber einem fetten Zustand ausgesetzt. Dieser Zustand geht aber bald vorbei, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Katalysatoratmosphäre kehrt wieder zu dem idealen Luft/Kraftstoff-Verhältnis zurück (siehe das Bezugszeichen ST in 7B). Was die Dauer T1 betrifft, in der die Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt wird, so kann die Dauer T1 unter Berücksichtigung des Einflusses zahlreicher Parameter, etc. grundsätzlich verschieden eingestellt werden, vorzugsweise beträgt sie aber etwa zwei bis drei Sekunden.
  • Andererseits wird der Brennkraftmaschinenstoppprozess erst ausgeführt, nachdem der Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses ausgeführt wurde, wie es in 7A gezeigt ist. Insbesondere in der ersten Ausführungsform werden der Brennkraftmaschinenstoppprozess und der vorstehend beschriebene Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess gleichzeitig, d. h. zum Zeitpunkt FS ausgeführt. Wenn die Brennkraftmaschine 150 tatsächlich gestoppt wird, läuft die Brennkraftmaschine 150 leer, so dass Luft aus dem Brennraum 20 in das Abgasrohr 30 gefördert wird. Da vorher aber (d. h. vor dem Zeitpunkt FS) der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt wird, herrscht in der ersten Ausführungsform im Brennraum 20 ein fetter Zustand, so dass aus dem Brennraum 20 fette Abgase in das Abgasrohr 30 ausgestoßen werden.
  • Dementsprechend wird der Katalysator, der die Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 bildet, in der ersten Ausführungsform keiner mageren Atmosphäre ausgesetzt. Dies gilt trotz des Umstands, dass die Brennkraftmaschine 150, wie vorstehend erwähnt, leer oder passiv läuft (siehe das Be zugszeichen RI in 7A). Selbst wenn durch diesen Passivlauf Luft in das Abgasrohr 30 eingeführt wird, ist das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, daher reduziert. 7B zeigt, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Zeitraum T2 verglichen mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Zeitpunkt FS bedingt durch die im Passivlauf der Brennkraftmaschine 150 in das Abgasrohr 30 eingeführte Luft tatsächlich nach und nach wieder zunimmt. Jedoch liegt der fette Zustand auch im Zeitraum T2 vor, so dass der Katalysator verständlicherweise keiner mageren Atmosphäre ausgesetzt wird.
  • In einem diesbezüglichen Vergleichsbeispiel (siehe die 7C), in dem zur Zeit des Brennkraftmaschinenstoppprozesses lediglich der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess ausgeführt wird, wird der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt. Denn in 7C wird vor dem Zeitpunkt FS kein Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt, vielmehr wird zum Zeitpunkt FS nur der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess ausgeführt, so dass sich im Abgasrohr 30 aufgrund der im Passivlauf der Brennkraftmaschine 150 nach dem Zeitpunkt FS eingeleiteten Luft eine magere Atmosphäre einstellt. Dieser Umstand resultiert in einer Beschleunigung der Katalysatorverschlechterung der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31.
  • Wie vorstehend beschrieben kann gemäß der ersten Ausführungsform eine Katalysatorverschlechterung der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 effektiv verhindert werden.
  • Darüber hinaus findet in der ersten Ausführungsform im intermittierenden Betrieb der Brennkraftmaschine beim Übergang zwischen einer Betriebsphase und einer Stoppphase stets die vorgenannte Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung statt. In diesem Fall wiederholt sich in der gesamten Betriebsphase der Hybridleistungsabgabevorrichtung der Übergang zwischen der Betriebsphase und der Stoppphase oder der umgekehrte Übergang im Allgemeinen häufig. Ohne Gegenmaßnahmen, wie in 7C gezeigt, kann eine Katalysatorverschlechterung wegen der häufig auftretenden Übergangszeitpunkte daher noch mehr beschleunigen. Da in der ersten Ausführungsform die vorgenannte Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Herstellen einer fetten Atmosphäre grundsätzlich immer beim Übergang zwischen der Betriebsphase und der Stoppphase ausgeführt wird, wie vorstehend erwähnt, ergibt sich auch trotz eines häufig auftretenden Übergangs zwischen einer Betriebsphase und einer Stoppphase dementsprechend keine Beschleunigung einer Katalysatorverschlechterung.
  • Da in der ersten Ausführungsform darüber hinaus die vorstehend beschriebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung in Abhängigkeit von der Katalysatortemperatur der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 und im Besondern nur für den Fall ausgeführt wird, dass die Katalysatortemperatur über dem vorgegebenen Wert liegt (siehe den Schritt S12 in 6), kann einer Zunahme der Katalysatorverschlechterung effizient entgegengesteuert werden. Weiter kann, aus einem anderen Blickwinkel betrachtet, in dem Fall, in dem der Katalysator eine relativ niedrige Temperatur hat, was bedeutet, dass die vorstehend erwähnte Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung nicht ausgeführt wird, d. h. der damit einhergehende Kraftstoffmengenerhöhungsprozess nicht stattfindet, gerade so viel Kraftstoff eingespart werden, wie für diesen Prozess erforderlich wäre. Des Weiteren kann durch geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der Gelegenheiten, in denen die vorstehend beschriebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung ausgeführt wird, weitestgehend verhindert werden, dass eine Situation eintritt, die einen Einfluss auf den Fahrbewegungszustand eines Fahrzeugs hat, in dem die Hybridleistungsabgabevorrichtung eingerichtet ist, etc..
  • In der vorstehend beschriebenne ersten Ausführungsform wird die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zur Herstel lung einer fetten Atmosphäre nur dann ausgeführt, wenn die Katalysatortemperatur über dem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt (siehe den Schritt S12 in 6), obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf diese Vorgehensweise beschränkt ist. In einigen Fällen kann nämlich so vorgegangen werden, dass der Prozess im Schritt S12 in 6 übersprungen oder ganz weggelassen wird und die vorstehend beschriebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung immer dann ausgeführt wird, wenn entschieden wird, dass eine Brennkraftmaschinenstoppforderung vorliegt. In diesem Fall wird sich zwar nicht der Effekt erhalten, der auf der Aktion im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung beruht, die in Abängigkeit von der Katalysatortemperatur ausgeführt wird, wohl aber der Effekt, der auf der Aktion im Zusammenhang mit der Verhinderung einer Katalysatorverschlechterung beruht.
  • (Zweite Ausführungsform – Steuerung des Zeitpunkts zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung)
  • Unter Bezugnahme auf 8 und 9A und 9B wird im Folgenden ein Verfahren erläutert, das dazu dient, unter Verwendung der Steuerungseinheit 190 und der EFIECU 170, die die erfindungsgemäße ”Steuervorrichtung” bilden, eine Katalysatorverschlechterung der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 30 effektiv zu verhindern. 8 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung durch eine vorteilhafte Einstellung der Ausführungsdauer des Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinendrehzahl, etc. zeigt, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird. 9A und 9B sind Diagramme, die zeigen, wie sich die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch die in 8 gezeigten Prozesssschritte ändern, wobei 9A die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl und 9B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen.
  • In 8 wird zunächst beurteilt, ob eine Brennkraftmaschinenstoppforderung vorliegt, d. h. ob die Brennkraftmaschine 150 momentan gestoppt werden soll oder nicht (Schritt S21). Wenn in diesem Schritt S21 entschieden wird, dass die Brennkraftmaschinenstoppforderung vorliegt (Ja), geht die Steuerung (vom Schritt S21 zum Schritt S22) weiter zu einem Prozess zum Realisieren des Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses etc., während in dem Fall, in dem die Brennkraftmaschinenstoppforderung nicht vorliegt, die Steuerung zu Ende geht (vom Schritt S21 zum Schritt ENDE).
  • Der Fall, in dem der erstgenannte Prozess gewählt wird, d. h. der Fall, in dem entschieden wird, dass eine Stoppforderung vorliegt, entspricht dem vorstehend erwähnten Schritt S11 in 6.
  • Anschließend wird beurteilt, ob die Katalysatortemperatur der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 über einem im Voraus eingestellten vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt (Schritt S22). Wenn in diesem Schritt S22 (Ja) entschieden wird, dass die Katalysatortemperatur über dem vorgegebenen Wert liegt, geht die Steuerung (vom Schritt S22 zum Schritt S23) weiter zu einem Prozess, in der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess, etc. realisiert wird, während für den negativen Fall, die Steuerung (vom Schritt S22 zum Schritt S2X) zu einem normalen Brennkraftmaschinenstoppsteuerungsprozess geht. Der ”normale” Brennkraftmaschinenstoppprozess stellt den Fall dar, in dem der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess und die Brennkraftmaschinenstoppprozess gleichzeitig ausgeführt werden. Dem normalen Brennkraftmaschinenstoppprozess entsprechend kann von vornherein die Situation verhindert werden, in der trotz der Abnahme der Brennkraftmaschinendrehzahl die Kraftstoffzufuhr zum Brennraum 20 eine Übergangsverzögerung in Bezug auf das Stoppen der Brennkraftmaschine verursacht und somit einen Einfluss auf die Fahrbewegung eines Fahreugs, in dem die Hybridleistungsabgabevorrichtung eingerichtet ist, etc., haben kann.
  • Im Übrigen sind das Verfahren zur Bestätigung der Katalysatortemperatur (beispielsweise das Verfahren zur Verwendung der Temperatursensor 31T etc.) wie auch die Bedeutsamkeit dieses Prozesses oder der daraus resultierende Effekt gegenüber dem vorstehend beschriebenen Verfahren unverändert.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt werden soll (Schritt S21: Ja) und die Katalysatortemperatur über dem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt (Schritt S22: Ja), anschließend der Brennkraftmaschinenstoppprozess ausgeführt (Schritt S23). Im Besonderen werden unter der Steuerung der Steuerungseinheit 190 in 1 der Motor/Generator MG2 neben dem oder anstelle des Motors/Generators MG1 im Regenerationsbetrieb gehalten. Dies trägt dazu bei, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl absinkt, wodurch die Bewegung des Kolbens 18, der Teil der Brennkraftmaschine 150 ist, gestoppt wird.
  • Nach dem Start dieses Brennkraftmaschinenstoppprozesses wird in der zweiten Ausführungsform die Drehzahl der Brennkraftmaschine 150 mittels des Sensors 144 überwacht (Schritt S24). Da die Brennkraftmaschine 150 bereits den Stoppprozess durchläuft, sinkt die Drehzahl der Brennkraftmaschine 150 mit der Zeit nach und nach ab. Solange die Brennkraftmaschinendrehzahl gleich einem oder größer als ein vorgegebener Wert ist, wird die Überwachung fortgesetzt (Schritt S24 wird wiederholt), während die Steuerung (vom Schritt S24 zum Schritt S25) zum Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess geht, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl kleiner ist als der vorgegebene Wert (Schritt S24: Ja).
  • Diesem Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess entsprechend ergeben sich die in 9A und 9B gezeigten Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Zunächst zeigt 9A, dass die Drehzahl der Brennkraftmaschine 150 nach dem mit dem Bezugszeichen ES gezeigten Zeitpunkt, absinkt, was darauf zurückzuführen ist, dass der Stoppprozess zum Stoppen der Brennkraftmaschine 150 zum Zeitpunkt ES eingeleitet wurde. Nach der Einleitung dieses Stoppprozesses zum Stoppen der Brennkraftmaschine 150 wird andererseits zum Zeitpunkt FC, an dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine 150 kleiner ist als der vorgegebene Wert, der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess ausgeführt.
  • Demgemäß dauert die Kraftstoffzufuhr auch nach dem Stoppen der Brennkraftmaschine noch über eine kurze Zeit hinweg an (zwischen dem Zeitpunkt ES und dem Zeitpunkt FC in 9A), so dass verglichen mit dem Fall, in dem der Brennkraftmaschinenstoppprozess und der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess gleichzeitig ausgeführt werden (siehe 7C), eine Zunahme des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verhindert werden kann. Anders ausgedrückt lässt sich im Vergleich zu diesem Fall im Brennraum 20 eine fette Atmosphäre herstellen und dadurch das aus dem Brennraum 20 ausgestoßene Abgas anfetten.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann dank der zweiten Ausführungsform das Risiko, dass der Katalysator, der die Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 bildet, einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, und weiter der Magergrad der Atmosphäre reduziert werden. Dies gilt selbst dann, wenn die Brennkraftmaschine 150 leer oder passiv läuft, wie vorstehend erwähnt (siehe das Bezugszeichen RI in 9A). Selbst wenn durch diesen Passivlauf Luft in das Abgasrohr 30 eingeführt wird, sinkt das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird. 9A zeigt, dass verglichen mit dem vorstehend erwähnten Fall in 7C tatsächlich eine relativ fette Atmosphäre erhalten wird.
  • Vorstehend wurden die in 6 gezeigten Prozessschritte und die in 8 gezeigten Prozessschritte 8 aus Gründen der Zweckmäßigkeit voneinander getrennt erläutert, wenngleich die vorliegende Erfindung sich auch auf Ausführungsformen erstreckt, die sowohl die in 6 gezeigten Prozessschritte der ersten Ausführungsform als auch die in 8 gezeigten Prozessschritte der zweiten Ausführungsform beinhalten. Im Besonderen kann eine Ausführungsform, in der vor dem Brennkraftmaschinenstoppprozess der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess und nach dem Brennkraftmaschinenstoppprozess der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess ausgeführt werden, mit umfasst sein. In dieser Ausführungsform wird die Atmosphäre in der Umgebung des Katalysators noch fetter, so dass sich der Fortgang einer Katalysatorverschlechterung verhindern lässt.
  • (Dritte Ausführungsform – Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung durch Luftmengenregelung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung)
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 10 und 11A bis 11D sowie ergänzend auf die vorstehend beschriebene 5 und 1, sofern zweckmäßig, eine dritte Ausführungsform erläutert, die eine Weiterentwicklung der ersten Ausführungsform darstellt. In der dritten Ausführungsform ist die Luftmenge, die durch den Passivlauf der Brennkraftmaschine in das Abgasrohr 30 eingeführt wird, relativ klein und wird darüber hinaus infolge eines nicht dargestellten Leerlaufstellventils (ISC(”idle speed control”)-Ventil), des Einlassventils 32, eines nicht dargestellten variablen Ventilsteuermechanismus (VVT(”variable valve time”)-Mechanismus), des Auslassventils 28 und des Motors/Generators MG1, etc., die jeweils oder in beliebiger Kombination ein Beispiel für eine erfindungsgemäße ”Luftmengenregelungsvorrichtung” bilden, sowie der Steuerungseinheit 190 und der EFIECU 170, die die erfindungsgemäße ”Steuervorrichtung” bilden, auf der Seite stromaufwärts der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 gehalten, so dass das Risiko, dass der Katalysator der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, merklich reduziert wird, wodurch eine Katalysatorverschlechterung effektiver verhindert werden kann.
  • 10 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zum effektiven Verhindern einer Verschlechterung eines Katalysators durch Ausführung einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Erzeugen eines fetten Luft/Kraftstoff-Gemischs und zum Regeln der Luftmenge, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, zeigt.
  • Im Übrigen tragen in 10 dieselben Schritte wie in 6 dieselben Bezugszeichen, so dass eine ausführliche Beschreibung dieser Schritte hier unterbleibt. 11A bis 11D sind Diagramme, die zeigen, wie die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis sich durch die in 10 gezeigten Prozesssschritte ändern, wobei 11A die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl, 11B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und 11C und 11D die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Vergleichsbeispielen zu 11B jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen.
  • In 10 sind die Prozessschritte vom Schritt S11 bis zum Schritt S13 dieselben wie die Prozessschritte vom Schritt S11 bis zum Schritt S13 der ersten Ausführungsform in 6.
  • In der dritten Ausführungsform erfolgt nach Beendigung des Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses im Schritt S13 die Luftmengenregelung durch eine Luftmengenregelungsvorrichtung (Schritt S15). Im Besonderen wird im Ansaugsystem un ter der Steuerung der EFIECU 170 das nicht dargestellte ISC-Ventil zum Regeln der Luftmenge im Passivbetrieb der Brennkraftmaschine, das in einer nicht dargestellten Ansaugleitung zum Überbrücken der Drosselklappe 40 in 5 angeordnet ist, geschlossen und durch den nicht dargestellten VVT-Mechanismus der Schließzeitpunkt des Einlassventils 32 verzögert, d. h. in Richtung spät verstellt. Dadurch wird ermöglicht, dass nur eine relative kleine Luftmenge in den Brennraum 20 eingeführt wird. Darüber hinaus werden unter der Steuerung der Steuerungseinheit 190 der Motor/Generator MG2 neben dem oder anstelle des Motors/Generators MG1 in 1 in einem Regenerationsbetrieb gehalten. Dies hat eine Reduzierung der Brennkraftmaschinendrehzahl zur Folge. Infolgedessen wird ermöglicht, dass durch den Passivbetrieb der Brennkraftmaschine eine relativ kleine Luftmenge in das Abgasrohr 39 eingeführt wird.
  • Andererseits wird im Abgassystem unter der Steuerung der EFIECU 170 ein Abgassystemventil, beispielsweise ein nicht dargestelltes, stromabwärts des Abgasrohrs 30 in 5 angeordnetes Abgasrückführungsventil (EGR-Ventil) geschlossen. Dadurch lässt sich der Druck im Abgasrohr 30 erhöhen. Darüber hinaus wird die Öffnung einer nicht dargestellten Abgasdrosselklappe sichergestellt. Dadurch wird eine Luftzirkulation in der Brennkraftmaschine ermöglicht. Infolgedessen kann erreicht werden, dass die Luft, die durch den Passivbetrieb der Brennkraftmaschine in das Abgasrohr 30 eingeführt wird, auf der Seite stromaufwärts der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 verbleibt.
  • Die vorstehend erwähnte Struktur trägt zu einer merklichen Verringerung des Risikos bei, dass der Katalysator der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird.
  • In der dritten Ausführungsform beginnt nach der Ausführung des Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses die Ausführung der Luftmengenregelung durch die Luftmengenregelungsvorrichtung; anschließend wird der Stoppprozess zum Stoppen der Brennkraftmaschine 150 im Ansprechen auf die Brennkraftmaschinenstoppforderung im Schritt S11 zum ersten Mal tatsächlich ausgeführt wird (Schritt S14).
  • Wenn im Schritt S12 dagegen entschieden wird, dass die Katalysatortemperatur nicht über dem vorgegebenen Wert liegt, geht die Steuerung sogleich zu dem vorstehend erwähnten Brennkraftmaschinenstoppsteuerungsprozess (vom Schritt S12: NEIN zum Schritt S14). Denn in der dritten Ausführungsform werden der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess und die Luftmengenregelung nicht ausgeführt, wenn der Katalysator eine relativ niedrige Temperatur hat. Selbst wenn die vorstehend erwähnte Serie von Prozessschritten erfindungsgemäß nicht ausgeführt wird, bedeutet dies im Übrigen nicht, dass eine Katalysatorverschlechterung beschleunigt wird, da in diesem Fall der Katalysator ja eine relativ niedrige Temperatur hat. Unter Berücksichtigung dessen, dass je höher die Katalysatortemperatur ist, eine Verschlechterung umso mehr beschleunigt, kann eine Steuerung dahingehend ausgeführt werden, dass in dem Fall, in dem die Katalysatortemperatur über dem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt, die vorstehend erwähnten Prozessschritte ausgeführt, und in dem Fall, in dem die Katalysatortemperatur nicht über dem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt, diese Prozessschritte nicht ausgeführt werden. Wie vorstehend erwähnt, kann gemäß der dritten Ausführungsform eine Katalysatorverschlechterung effizienter verhindert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 11A bis 11D werden im Folgenden die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in der dritten Ausführungsform erläutert, wobei die Luftmengenregelung, der Brennkraftmaschinenstoppprozess und der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess erst nach der Ausführung des Kraftstoff mengenerhöhungsprozesses ausgeführt werden. Im Übrigen entsprechen die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl vom Passivbetrieb bis zum Brennkraftmaschinenstopp in 11A und der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess von dem mit dem Bezugszeichen FR gezeigten Zeitpunkt bis zu dem Zeitpunkt nach Ablauf der Dauer T1 in 11B und 11C (siehe das Bezugszeichen FS in 11B und 11C) den Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in der ersten Ausführungsform in 7B.
  • Wie es in 11A gezeigt ist, beginnen in der dritten Ausführungsform nach der Ausführung des Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses die Luftmengenregelung, der Brennkraftmaschinenstoppprozess und der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zur gleichen Zeit, nämlich im Zeitpunkt FS. Wenn die Brennkraftmaschine 150 zum Zeitpunkt FS tatsächlich gestoppt wird, läuft sie anschließend leer, so dass Luft aus dem Brennraum 20 in das Abgasrohr 30 verdrängt wird. In der dritten Ausführungsform wird durch die Luftmengenregelung, die mit dem vorstehend erwähnten Schritt S15 erläutert wurde, ermöglicht, dass die Luftmenge, die durch den Passivlauf der Brennkraftmaschine in das Abgasrohr 39 eingeführt wird, relativ klein ist, und dass die Luft, die in das Abgasrohr 30 eingeführt wird, auf der Seite stromaufwärts der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 verbleibt. Daher kann in der dritten Ausführungsform nicht nur dadurch, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess vor dem Brennkraftmaschinenstoppprozess ausgeführt wird, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bereits im Voraus reduziert wird, wie in der ersten Ausführungsform, sondern auch dadurch, dass die in Katalysator strömende Luftmenge geregelt wird, einer Erhöhung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch den Passivlauf der Brennkraftmaschine weitestgehend entgegengewirkt werden.
  • 11B zeigt, dass das Luft/Kraftstoff-Verhältnis verglichen mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zum Zeitpunkt FS im Zeitraum T2 tatsächlich nach und nach zunimmt, was darauf zurückzuführen ist, dass im Passivlauf der Brennkraftmaschine 150 Luft in das Abgasrohr 30 eingeführt wird (siehe das Bezugszeichen RI). In der dritten Ausführungsform kann durch die Regelung der in den Katalysator strömenden Luftmenge eine Erhöhung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses jedoch weitestgehend verhindert werden. Denn in der dritten Ausführungsform kann nicht nur in dem vorgegebenen Zeitraum T1, in dem der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt wird, sondern auch in dem Zeitraum T2, der den Passivlauf der Brennkraftmaschine beinhaltet und länger ist als der Zeitraum T1, das Luft/Kraftstoff-Gemisch vorübergehend fett gehalten werden. Im übrigen geht dieser Zustand aber bald vorbei, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemischs wieder das ideale Luft/Kraftstoff-Verhältnis einnimmt (siehe das Bezugszeichen ST).
  • Die vorstehend beschriebene Struktur trägt merklich zu einer Reduzierung des Risikos bei, dass der Katalysator der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 11C wird anschließend ein erstes Vergleichsbeispiel zur dritten Ausführungsform erläutert. In diesem ersten Vergleichsbeispiel wird nach der Ausführung des Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses keine Luftmengenregelung ausgeführt, vielmehr wird gleichzeitig mit dem Brennkraftmaschinenstoppprozess nur der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess ausgeführt. In 11C kann daher nicht verhindert werden, dass der Katalysator nach dem Zeitpunkt FT einer mageren Atmosphäre ausgesetzt ist. Selbst wenn durch den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess vor dem Zeitpunkt FS ein fetter Zustand realisiert wird, kann in dem ersten Vergleichsbeispiel allein dadurch, dass der Brennkraftmaschinenstoppprozess und der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zum Zeitpunkt FS beginnen, nicht verhindert werden, dass infolge der Erhöhung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch Luft, die durch den Passivlauf der Brennkraftmaschine 150 in das Abgasrohr 30 eingeführt wird, im Abgasrohr 30 nach dem Zeitpunkt FS eine magere Atmosphäre erhalten wird.
  • Ein zweites Vergleichsbeispiel in 11D entspricht dem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform in 7C.
  • Wie vorstehend beschrieben kann gemäß der dritten Ausführungsform eine Katalysatorverschlechterung der Dreiwege-Katalysator-Vorrichtung 31 effektiver verhindert werden.
  • (Vierte Ausführungsform – Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung durch Rückkopplungslernen zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung)
  • Unter Bezugnahme auf 12A und 12B und 13A bis 13D wird im Folgenden eine vierte Ausführungsform erläutert, die eine Weiterentwicklung der ersten Ausführungsform darstellt. In der vierten Ausführungsform wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, eine präzise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung realisiert, indem der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess unmittelbar vor dem Brennkraftmaschinenstopp durch Rückkopplungslernen erhöht, vermindert oder korrigiert wird, wobei während des vorherigen oder vergangenen Brennkraftmaschinenstopps konstant gewordene Beobachtungswerte des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mittels eines nicht dargestellten O2-Sensors (Sauerstoffsensor), der ein Beispiel für den erfindungsgemäßen ”Sauerstoffkonzentrationssensor” darstellt, eines Hilfs-RAMs, etc. der EFIECU 170, die jeweils ein Beispiel für die erfindungsgemäße ”Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Speichervor richtung” bilden, und der EFIECU 170, die die erfindungsgemäße ”Steuervorrichtung” bildet, als Eingangsinformationen verwendet werden, so dass sich das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, merklich reduzieren und eine Katalysatorverschlechterung effektiver verhindern lässt.
  • 12A ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise zeigt, wenn in den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess im Schritt S13 in 6 das Rückkopplungslernen einbezogen wird. 12B ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise eines Speicherprozesses, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, zeigt. 13A bis 13D sind Diagramme, die zeigen, wie sich die Brennkraftmaschinendrehzahl und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch die in 12 gezeigten Prozesssschritte ändern, wobei 13A die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl, 13B die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Fall, in dem der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag durch das Rückkopplungslernen in der vierten Ausführungsform erhöht wird, 13C die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Fall, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, ideal ist, und 13D die Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Fall, in dem der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag durch Rückkopplungslernen in der vierten Ausführungsform reduziert wird, jeweils in Abhängigkeit von der Zeit zeigen.
  • In dem Kraftstoffmengenerhöhungsprozess durch das Rückkopplungslernen in 12A wird beurteilt, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das während des vorherigen Brennkraftmaschinenstopps beispielsweise im Hilfs-RAM, etc. gespeichert wurde, über einem vorgegebenen, im Voraus eingestellten Schwellwertebereich liegt (Schritt S131). Das von der Luft/Kraftstoff-Speichervorrichtung gespeicherte Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis, wie z. B. der maximale Wert während des Stopps, ein Mittelwert oder ein statistisch gebildeter Wert, sein. Die im Voraus eingestellten Schwellwerte des vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gehen im Wesentlichen von ”14,5” bis ”16,0”.
  • Wenn das während des vorherigen Stopps gespeicherte Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Schritt S131 größer ist als ein vorgegebener oberer Schwellwert (Schritt S131: > GRÖSSER), wird der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag anschließend erhöht (Schritt S132).
  • Wenn das während des vorherigen Stopps gespeicherte Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Schritt S131 dagegen kleiner ist als ein vorgegebener unterer Schwellwert (Schritt S131: < KLEINER), wird der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag anschließend vermindert (Schritt S133).
  • Wenn das während des vorherigen Stopps gespeicherte Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Schritt S131 dagegen innerhalb des vorgegebenen Schwellwertebereichs (Schritt S131: = INNERHALB) liegt, wird der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag unverändert gesichert.
  • Wie es in 12B gezeigt ist, wird jedesmal, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, unter der Steuerung der EFIECU 170 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis direkt gemessen oder mittels des Sauerstoffkonzentrationssensors indirekt abgeschätzt und beispielsweise im Hilfs-RAM, etc. gespeichert (Schritt S100). Im Übrigen kann der Sauerstoffkonzentrationssensor ein Luft/Kraftstoff-Sensor sein, dessen Ausgangsleistung sich in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration stetig ändert, oder ein O2-Sensor, bei dem sich die Sauerstoffkonzentration bei einem vorgegebenen Wert plötzlich ändert.
  • Auf der Grundlage des Kraftstoffmengenerhöhungsbetrags, der in der vorstehenden Weise erhöht, vermindert oder kor rigiert wird, wird anschließend der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess zum Erhöhen der Kraftstoffmenge im Brennraum 20 gegenüber der momentanen bzw. Ist-Menge ausgeführt (Schritt S13 in 6). Im Besonderen wird der Kraftstoff unter Druck von der Kraftstoffförderpumpe 24 zum Einspritzventil 22 gefördert, das den Kraftstoff im Ansprechen auf das Steuersignal der EFIECU 170 in den Brennraum 20 einspritzt.
  • Unter Bezugnahme auf 13A bis 13D werden im Folgenden die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in der vierten Ausführungsform erläutert, wobei der Kraftstoffmengenerhöhungsprozess durch das Rückkopplungslernen ausgeführt wird. Im Übrigen entsprechen die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl im Passivbetrieb bis zum Brennkraftmaschinenstopp in 13A den Änderungen in der ersten Ausführungsform in 7A.
  • Wie es in 13B gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das gemessen wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, größer ist als ein vorgegebener Schwellwert, beispielsweise größer als das ideale Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das Rückkopplungslernen auf den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess angewendet, um den Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag zu erhöhen. Wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, kühlt das Abgas stromaufwärts des Katalysators im Besonderen rasch ab, wodurch das Abgasvolumen des Katalysators sinkt. Im Fall eines Defekts, beispielsweise im Fall einer unvollständigen Abdichtung, wird von diesem Abschnitt Luft angesaugt, wodurch das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mager wird; dem lässt sich aber dadurch begegnen, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag erhöht wird.
  • Wie es in 13C gezeigt ist, wird für den Fall, dass das im Stopp der Brennkraftmaschine gemessene Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Wesentlichen oder voll und ganz gleich dem vorgegebenen Schwellwert, beispielsweise dem idealen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ist, das Rückkopplungslernen auf den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess angewendet, um den Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag zu sichern.
  • Wie es in 13D gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem das im Stopp der Brennkraftmaschine gemessene Luft/Kraftstoff-Verhältnis kleiner ist als der vorgegebene Schwellwert, beispielsweise kleiner als das ideale Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das Rückkopplungslernen auf den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess angewendet, um den Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag zu vermindern. Im Besonderen wird bei dem mit Direkteinspritzung arbeitenden Ottomotor in dem Fall, in dem Kraftstoff während der inaktiven Zeit der Einspritzung leckt, das Abgassystem während des Stopps fett; dem kann aber dadurch entgegengetreten werden, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag vermindert wird. Andererseits wird bei einem mit Saugrohreinspritzung arbeitenden Ottomotor, wenn die Kraftstoffadhäsionsmenge, die sich im Einlasskanal und am Einlassventil niedergeschlagen hat, zunimmt, das Abgassystem während des Stopps fett; dem wird aber dadurch Rechnung getragen, dass der vorstehend genannte Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag vermindert wird.
  • Wie vorstehend ausgeführt ist, wird während des Stopps der Brennkraftmaschine eine präzise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung realisiert, ohne von Änderungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Passivbetrieb oder Passivlauf der Brennkraftmaschine beeinflusst zu werden, so dass sich das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, merklich reduzieren und eine Katalysatorverschlechterung effektiver verhindern lässt.
  • Im Übrigen wird in der vierten Ausführungsform während der Kraftstoffmengenerhöhung und des anschließenden Stopps der Brennkraftmaschine das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nicht allzu fett, so dass nur eine geringe oder gar keine Chance dafür besteht, dass während der Erhöhung der Kraftstoffmenge und beim erneuten Start der Brennkraftmaschine die HC- und CO-Emissionen zunehmen.
  • (Fünfte Ausführungsform – Erfassung eines Defekts im Abgas- und Ansaugsystem durch eine Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung)
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 14 und 15A bis 15D eine fünfte Ausführungsform erläutert, die eine Weiterentwicklung der vierten Ausführungsform darstellt. In der fünften Ausführungsform wird beispielsweise durch eine Defektanzeigelampe (Defektdiagnoselampe), etc., die eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung bildet, beurteilt, ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess innerhalb eines vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt; auf der Grundlage der Beurteilung können zusätzlich zu den Vorteilen der vierten Ausführungsform, in der, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, durch eine Erhöhung, Verminderung oder Korrektur des Kraftstoffmengenerhöhungsbetrags im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess unmittelbar vor dem Brennkraftmaschinenstopp eine präzise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung realisiert wird, Defekte in den Abgas- und Ansaugsystemen erfasst und dem Fahrer mitgeteilt werden. 14 ist ein Flussdiagramm zum Beurteilen, ob der in 12A erhöhte, verminderte oder korrigierte Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag innerhalb des vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt.
  • In dem Defektanzeigelampen-Prozess in 14 wird zunächst beurteilt, ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess außerhalb des im Voraus eingestellten, vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt (schritt S1301). Im Besonderen wird beurteilt, ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag größer ist als ein im Vor aus eingestellter, vorgegebener oberer Schwellwert oder kleiner als ein im Voraus eingestellter, vorgegebener unterer Schwellwert. Wenn in diesem Schritt S1301 entschieden wird, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag außerhalb (größer oder kleiner) des im Voraus eingestellten, vorgegebenen Schwellwertebereich liegt (Schritt S1301: Ja), wird ein Prozess zum Einschalten der Defektanzeigelampe ausgeführt (Schritt S1302). Wenn im Schritt S1302 dagegen entschieden wird, dass der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag innerhalb des im Voraus eingestellten vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt (Schritt S1301: NEIN), wird ein Prozess zum Ausschalten der Defektanzeigelampe ausgeführt (Schritt S1303).
  • Unter Bezugnahme auf 15A bis 15D werden anschließend die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in der fünften Ausführungsform erläutert, wobei in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Beurteilung, d. h. ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess in der vierten Ausführungsform etc. innerhalb des vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt oder nicht, Defekte in den Abgas- und Ansaugsystemen erfasst werden können. Im Übrigen entsprechen die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl zwischen dem Passivbetrieb bis zum Brennkraftmaschinenstopp in 15A denjenigen der ersten Ausführungsform in 7A.
  • Wie es in 15B gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das gemessen wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, höher ist als der vorgegebene obere Schwellwert, beispielsweise deutlich höher als das ideale Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag durch die in 13B erläuterte vierte Ausführungsform erhöht. Wenn der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag jedoch größer ist als der diesbezüglich vorgegebene obere Schwellwert, wird über das Rückkopplungsler nen hinaus die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung ausgeführt, so dass erfasst wird, dass im Abgassystem ein Defekt, beispielsweise eine unvollständige Abdichtung, vorhanden ist. Dies ermöglicht es, von vornherein zu verhindern, dass im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine nicht über den Katalysator strömendes Abgas in die Luft auströmt und diese dadurch verunreinigt. Der Katalysator hat im Besonderen eine Reinigungsrate 99,9% oder mehr, so dass selbst dann, wenn 0,1% des Abgases in die Luft ausströmen, ohne durch den Katalysator zu gehen, die schlimmste Situation zu verhindert werden kann, die darin besteht, dass zweimal so viel HC, CO oder NOx oder noch mehr als bei einem normalen Fahrzeug ausgestoßen werden.
  • Wie es in 15C gezeigt ist, wird für den Fall, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das gemessen wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, im Wesentlichen oder voll und ganz gleich dem vorgegebenen Schwellwert, beispielsweise gleich dem idealen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ist, der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag durch die in 13C erläuterte vierte Ausführungsform gesichert. Wenn dieser Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag innerhalb des vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt, wird aber innerhalb des Rückkopplungslernens eine normale Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung ausgeführt, so dass kein Defekt erfasst wird.
  • Wie es in 15D gezeigt ist, wird für den Fall, dass das das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das gemessen wird, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt wird, kleiner ist als der vorgegebene untere Schwellwert, beispielsweise deutlich kleiner als das ideale Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag durch die in 13D erläuterte vierte Ausführungsform vermindert. Wenn dieser Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag kleiner ist als der diesbezüglich vorgegebene untere Schwellwert, wird aber die Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelung über das Rückkopplungslernen hinaus ausgeführt, so dass damit erfasst werden kann, dass im Ansaugsystem ein Defekt, beispielsweise eine Leckage von Kraftstoff aus dem Einspritzventil, vorliegt. Dies ermöglicht, dass von vornherein eine Luftverunreinigung verhindert wird ebenso wie eine Verschlechterung des Katalysatorreinigungsprozentsatzes. Bei dem mit Direkteinspritzung arbeitenden Ottomotor verbleibt, wenn die Brennkraftmaschine für eine lange Zeit gestoppt wird, Kraftstoff, der während der inaktiven Zeit des Einspritzventils ausgetreten ist, im Abgassystem und wird ohne Reinigung durch den Katalysator in die Luft abgegeben, wenn die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Temperatur gestartet wird. Jedoch gestattet die Erfassung dieses Defekts, eine Luftverunreinigung von vornherein zu verhindern. Andererseits wird bei dem mit Saugrohreinspritzung arbeitenden Ottomotor, wenn die Kraftstoffadhäsionsmenge, die sich im Ansaugkanal und am Einlassventil niedergeschlagen hat, zunimmt, mager, wenn die Brennkraftmaschine beschleunigt wird, oder fett, wenn die Brennkraftmaschine verzögert wird, wodurch sich der Katalysatorreinigungsprozentsatz verschlechtert. Jedoch kann durch die Erfassung dieses Defekts diese Verschlechterung von vornherein verhindert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird in der fünften Ausführungsform beurteilt, ob der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag, der in der vierten Ausführungsform erhöht, vermindert oder korrigiert wird, innerhalb eines vorgegebenen Schwellwertebereichs liegt; in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Beurteilung werden Defekte in den Abgas- und Ansaugsystemen erfasst und dem Fahrer angezeigt, so dass sich eine Luftverunreinigung, eine Verschlechterung des Katalysatorreinigungsprozentsatzes, etc. von vornherein verhindern lassen.
  • Wie vorstehend erwähnt, lässt sich mit den vorstehend diskutierten Ausführungsformen das Risiko, dass der Katalysator einer mageren Atmosphäre ausgesetzt wird, reduzieren und dadurch einer Zunahme der Katalysatorverschlechterung entgegenwirken. Selbstverständlich lassen sich die Mermale der vorstehend diskutierten Ausführungsformen, sofern zweckmäßig, beliebig miteinander kombinieren.
  • Im Übrigen ist die Motor/Generator-Vorrichtung der vorstehend diskutierten Ausführungsformen mit einer Vielzahl von Motoren/Generatoren ausgestattet, die als Synchronmotoren ausgeführt sind. Daneben oder statt dessen können aber auch Induktions- oder Asynchronmotoren, Feinstellmotoren, Gleichstrommotoren, Supraleitermotoren, Schrittmotoren, etc. verwendet werden.
  • In den vorstehend diskutierten Ausführungsformen ist die Brennkraftmaschine 150 als Ottomotor mit Direkteinspritzung ausgeführt. Statt dessen können grundsätzlich aber verschiedene Brennkraftmaschinen mit innerer und äußerer Verbrennung, wie z. B. ein herkömmlicher Ottomotor mit Saugrohreinspritzung, ein Dieselmotor, ein Turbinenmotor, ein Strahltriebwerk, etc. verwendet werden.
  • Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Hybridleistungsabgabevorrichtung auf Fahrzeuge verschiedener Parallel- und Reihenhybridsysteme angewendet werden, die gegenwärtig existieren, in der Entwicklung stehen oder erst noch entwikkelt werden.

Claims (16)

  1. Leistungsabgabevorrichtung mit: einer Brennkraftmaschine (150) mit einem Brennraum (20); einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) zum Zuführen von Kraftstoff zum Brennraum (20); einer Abgasreinigungsvorrichtung zum Reinigen des aus dem Brennraum (20) ausgestoßenen Abgases durch einen Katalysator (31); und einer Steuervorrichtung (190, 170), die zur Steuerung der Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so aufgebaut ist, dass sie im Sinne einer Steuerung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung beim Stoppen der Brennkraftmaschine (150) in einem Vorgang zum Stoppen der Brennkraftmaschine (150) zuerst einen Kraftstoffmengenerhöhungsprozess zum Erhöhen der Kraftstoffmenge im Brennraum (20) gegenüber der Kraftstoffmenge in dem momentanen Zustand durchführt und anschließend einen Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr durchführt.
  2. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (190, 170) so aufgebaut ist, dass sie die Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so steuert, dass sie den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess in Abhängigkeit von der Temperatur des Katalysators (31) ausführt.
  3. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (190, 170) die Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so steuert, dass sie den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausführt, wenn die Temperatur des Katalysators (31) über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt.
  4. Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuervorrichtung (190, 170) die Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so steuert, dass sie den Startzeitpunkt des Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses nach Ablauf von zwei bis drei Sekunden nach dem Startzeitpunkt des Kraftstoffmengenerhöhungsprozesses legt.
  5. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (190, 170) die Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so steuert, dass sie den Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausführt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter einem vorgegebenen Brennkraftmaschinendrehzahlschwellwert liegt.
  6. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, in der die Steuervorrichtung (190, 170) wenigstens die Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so steuert, dass sie im Sinne einer Steuerung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung beim Stoppen der Brennkraftmaschine (150) einen Kraftstoffanteil in einem Gasgemisch in der Umgebung des Katalysators (31) gegenüber einem Luftanteil in dem Gasgemisch vergrößert.
  7. Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin mit: einer Luftmengenregelungsvorrichtung zum Regeln der in den Katalysator (31) strömenden Luftmenge; und wobei die Steuervorrichtung (190, 170) so auf gebaut ist, dass sie die Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) zum Ausführen eines Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozesses zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr und die Luftmengenregelungsvorrichtung zum Vermindern der in den Katalysator (31) strömenden Luftmenge im Sinne einer Steuerung zum Verhindern einer Katalysatorverschlechterung beim Stoppen der Brennkraftmaschine (150) steuert, wenn die Temperatur des Katalysators (31) über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt.
  8. Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit weiter: einem Sauerstoffkonzentrationssensor zum Messen oder Beobachten der Sauerstoffkonzentration im Abgassystem stromaufwärts des Katalysators (31); und einer Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Speichervorrichtung zum Speichern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Abgassystem beim Stoppen der Brennkraftmaschine (150), wobei die Steuervorrichtung (190, 170) die Kraftstoffzufuhrvorrichtung (22, 24) so steuert, dass sie den Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess durch Rückkopplungslernen des von der Luft/Kraftstoff-Verhältnisses-Speichervorrichtung gespeicherten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses während der vorherigen oder früheren Stoppzeit der Brennkraftmaschine (150) korrigiert.
  9. Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder nach Anspruch 8, mit weiter: einer Anzeigevorrichtung, die dem Fahrer anzeigt, wenn der Kraftstoffmengenerhöhungsbetrag im Kraftstoffmengenerhöhungsprozess größer ist als ein vorgegebener oberer Wert oder kleiner als ein vorgegebener unterer Wert.
  10. Hybridleistungsabgabevorrichtung mit: einer Leistungsabgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Motor/Generator-Vorrichtung, die unter Nutzung wenigstens eines Teils der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine (150) elektrische Leistung erzeugen und über eine Antriebswelle eine Antriebskraft abgeben kann.
  11. Hybridleistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Brennkraftmaschine (150) einen intermittierenden Betrieb ausführt, und eine Zeit, während der die Brennkraftmaschine (150) gestoppt ist, den Übergangszeitpunkt von einem Betriebszeitabschnitt zu einem Zeitabschnitt im intermittierenden Betrieb umfasst, in dem die Brennkraftmaschine gestoppt ist.
  12. Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: einem zuerst ausgeführten Kraftstoffmengenerhöhungsprozess, um die Kraftstoffmenge im Brennraum (20) gegenüber der Kraftstoffmenge in dem momentanen Zustand zu erhöhen, wenn die Brennkraftmaschine (150) gestoppt werden soll; und einem Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr, der nach dem Kraftstoffmengenerhöhungsprozess ausgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine (150) gestoppt werden soll.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr zum Brennraum (20) in Abhängigkeit von der Temperatur eines Katalysators (31) zum Reinigen des aus dem Brennraum (20) ausgestoßenen Abgases und in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (150) ausgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine (150) gestoppt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, mit einem Prozess zum Erhöhen eines Kraftstoffanteils in einem Gasgemisch in der Umgebung eines Katalysators (31) gegenüber einem Luftanteil in dem Gasgemisch, wenn die Brennkraftmaschine (150) gestoppt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiterhin mit: einem Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess zum Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr beim Stoppen der Brennkraftmaschine (150), wenn die Temperatur eines Katalysators (31) über einem vorgegebenen Temperaturschwellwert liegt; und einem Prozess zum Vermindern der in den Katalysator (31) strömenden Luftmenge zusammen mit dem Kraftstoffzufuhrunterbrechungsprozess.
  16. Hybridfahrzeug mit: (i) einer Hybridleistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 10 oder 11; (ii) einer Fahrzeugkarosserie, auf die die Hybridleistungsabgabevorrichtung montiert ist; und (iii) Rädern, die an die Fahrzeugkarosserie montiert und durch die von der Antriebswelle abgegebene Antriebskraft antreibbar sind.
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