混合动力车辆及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括发动机和电动机并且使用发动机和电动机中的至少一个用作驱动源行驶的混合动力车辆和混合动力车辆的控制方法。本发明涉及对净化发动机的排气的催化剂的预热控制。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开N0.2002-130030 (JP 2002-130030A)描述了在从其冷状态起动在排气通道中设置有催化剂的发动机时，通过随着发动机的失火率变大，将发动机冷状态下的第一次怠速期间的目标旋转速度设定为较高值，发动机冷状态下的第一次怠速期间的燃烧状态被改进，催化剂的预热被加速，因发动机的失火造成的碳氢化合物(HC)的排放量减少。
[0003]日本专利申请公开N0.2012-40915 (JP 2012-40915A)描述了在混合动力车辆中，在预热催化剂期间，催化剂预热操作期间的发动机每分钟转速(RPM)被设定为正常行驶期间的最低RPM，此外，输出扭矩被设定为O或者略高于O的值。另外，JP.2012-40915A还描述了发动机点火正时相对于有效操作期间的发动机点火正时有所延迟，从而催化剂预热被加速。
【发明内容】
[0004]在JP 2002-130030A和JP 2012-40915A中的每个中，没有描述在催化剂预热期间的发动机RPM被特别设定为低值的思路。
[0005]本发明提供了在通过控制发动机输出使得发动机输出保持预定值来执行催化剂预热的情况下的改进燃料消耗性能的混合动力车辆和混合动力车辆的控制方法。
[0006]本发明的第一方面是一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括:发动机；电动机；催化剂，其用于净化所述发动机的排气；电子控制单元(ECU)，所述电子控制单元被配置为:根据所述混合动力车辆的输出请求，控制所述发动机和所述电动机；(b)执行用于控制发动机输出的目标发动机输出保持控制，使得在所述催化剂预热期间，目标发动机输出保持预定值；当执行所述目标发动机输出保持控制时，将发动机转速设定为第一发动机转速，所述第一发动机转速低于在没有执行所述目标发动机输出保持控制的情况下操作所述发动机的下限发动机转速。根据以上方面，可以在通过控制发动机输出使得目标发动机输出保持预定值来执行催化剂预热的情况下，致使发动机的操作点靠近具有优异燃料效率的操作区域，并且可以在催化剂预热期间改进燃料消耗性能。
[0007]另外，在以上方面，当所述发动机的冷却水的温度小于第一特定温度并且所述催化剂的温度小于第二特定温度时，可执行将所述发动机的点火正时延迟特定角度的点火延迟角控制，当所述催化剂的温度不小于所述第二特定温度并且不大于第三特定温度时，可执行所述目标发动机输出保持控制，所述第三特定温度大于所述第二特定温度。
[0008]另外，在以上方面，当所述发动机的所述冷却水的温度小于所述第一特定温度并且所述催化剂的温度大于所述第三特定温度时，所述ECU将操作所述发动机时的下限发动机转速设定为第二发动机转速，所述第二发动机转速高于所述第一发动机转速。此外，在以上方面，所述第二发动机转速可以是在所述发动机的冷状态期间的怠速转速。
[0009]本发明的第二方面是一种混合动力车辆的控制方法，所述混合动力车辆包括发动机、电动机、ECU和用于净化所述发动机的排气的催化剂，所述控制方法包括:(i)根据所述混合动力车辆的输出请求，由所述电子控制单元控制所述发动机和所述电动机；(ii)由所述电子控制单元执行用于控制发动机输出的目标发动机输出保持控制，使得在所述催化剂预热期间，目标发动机输出保持在预定值；(iii)当执行所述目标发动机输出保持控制时，由所述电子控制单元将发动机转速设定为第一发动机转速，所述第一发动机转速低于下限发动机转速，在没有执行所述目标发动机输出保持控制的情况下，所述发动机以所述下限发动机转速操作。在以上方面，当所述发动机的冷却水的温度小于第一特定温度并且所述催化剂的温度小于第二特定温度时，所述电子控制单元可执行将所述发动机的点火正时延迟特定角度的点火延迟角控制，当所述催化剂的温度不小于所述第二特定温度并且不大于第三特定温度时，可由所述电子控制单元执行所述目标发动机输出保持控制，所述第三特定温度大于所述第二特定温度。
【附图说明】
[0010]以下，将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点、技术和工业意义，在附图中，类似的标号代表类似的元件，其中:
[0011]图1是上面安装本发明的实施例的控制系统的混合动力车辆的构造图；
[0012]图2是示出在图1的控制系统中执行催化剂和发动机预热的预热控制方法的流程图；
[0013]图3是示出图1的控制系统中的目标发动机输出保持控制期间的发动机的操作点和高燃料效率区域之间的关系的视图；
[0014]图4是示出可应用本发明的实施例的混合动力车辆的第一示例的构造图；
[0015]图5是示出可应用本发明的实施例的混合动力车辆的第二示例的构造图；
[0016]图6是示出可应用本发明的实施例的混合动力车辆的第三示例的构造图；
[0017]图7是示出本发明的实施例的另一个示例的控制系统中执行催化剂和发动机的预热的预热控制方法的流程图；
[0018]图8A是示出本发明的实施例的其它示例的控制系统中的发动机PRM变化的曲线图，图SB是示出本发明的实施例的其它示例的控制系统中的发动机输出变化的曲线图，图SC是示出本发明的实施例的其它示例的控制系统中的催化剂温度变化的曲线图，图8D是示出本发明的实施例的其它示例的控制系统中的发动机冷却水温度变化的曲线图，图SE是示出本发明的实施例的其它示例的控制系统中的点火角度变化的曲线图。
【具体实施方式】
[0019]下文中，将使用附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，在所有附图中为相同的元件设定相同的参考标号。
[0020]图1示出上面安装本发明的实施例的控制系统12的混合动力车辆10的示意构造。控制系统12包括发动机18、作为由发动机18驱动的发电机的第一电动发电机22、作为电动机的第二电动发动机24、动力控制单元(PCU) 26、作为蓄电单元的电池28、控制装置32。在下面的描述中，第一电动发电机22被称为“第一 MG 22”，第二电动发电机24被称为“第二 MG 24”。
[0021]混合动力车辆10可应用作为前置发动机前驱动车辆的前置发动机/前驱动(FF)车辆、作为前置发动机后驱动车辆的前置发动机/后驱动(FR)车辆、或四轮驱动(4WD)车辆。
[0022]发动机18是汽油发动机或柴油发动机。由来自控制装置32的控制信号Sil控制发动机18。发动机18包括设置在排气通道34中的排气控制设备36。排气控制设备36具有被称为三元催化剂的催化剂38，催化剂38用于去除作为被释放到排气通道34中的排气中包含的污染物的一氧化碳(CO)、HC和氮氧化物(NOx)。催化剂温度传感器40被附接到排气控制设备36以检测催化剂温度Tc，指示检测到的催化剂温度Tc的值的信号被发送到控制装置32。注意的是，可以使用控制C0、HC、N0x中的任一种或两种的催化剂作为催化剂38。在这种情况下，具有控制剩余污染物的催化剂的排气控制设备附接到排气通道34的另一部分。
[0023]发动机18被在经过散热器42的同时在冷却剂流动路径44中循环的冷却水冷却。水温传感器46检测发动机冷却水温度Tw，作为发动机18的冷却水的温度，指示发动机冷却水温度Tw的检测值的信号被发送到控制装置32。发动机转速(例如，RPM)传感器48检测发动机18的曲轴的RPM Ne，指示RPM Ne的检测值的信号被发送到控制装置32。
[0024]第一 MG 22是三相同步发电机，主要被发动机18驱动以产生电力。在这种情况下，源自发动机18的转矩的至少一部分经由随后描述的动力分割机构49被传输到第一 MG 22的旋转轴。第一 MG 22中产生的电力经由POT 26被供应到电池28，电池28由此被充电。第一旋转传感器(未示出)检测第一 MG 22的RPM Vml，RPM Vml的检测值被发送到控制装置32。第一 MG 22也用作起动发动机18的电动机。
[0025]第二 MG 24是三相同步电动机，通过主要由电池28供应的电力驱动，以产生车辆的驱动力。第二 MG 24也用作发电机，S卩，用于电力再生。第二 MG 24中产生的电力也经由P⑶26供应到电池28，电池28由此被充电。第二旋转传感器(未示出)检测第二 MG 24的RPM Vm2，RPM Vm2的检测值被发送到控制装置32。注意的是，还可使用感生电动机或其它电动机作为第一 MG 22和第二 MG 24。
[0026]动力传输机构14包括动力分割机构49、联接到动力分割机构49的输出轴50、联接到输出轴50的减速齿轮52，和车轴53。动力分割机构49由行星齿轮机构构成。行星齿轮机构包括太阳齿轮、行星