驱动系统及其控制方法

专利名称：驱动系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及驱动系统及该驱动系统的控制方法。更具体地，本发明关 于这样一种驱动系统及此驱动系统的控制方法，该驱动系统包括排气系统 内设有排气处理催化剂的内燃机。
背景技术：
一种被提议的驱动系统具有设在歧管内以吸附未燃烧的碳氢化合物(HC )气体的吸附剂(参见例如日本专利特开No. H10-153112 )。此歧管从发动机的排气管分出并再次与该排气管合流。此现有驱动系统在发动才几 起动时利用进气系统内的负压打开被设于歧管内的阀。在阀的打开状态下， 发动机的排气被引导至歧管且经过吸附剂，该吸附剂吸附该排气内包括的 未燃烧HC气体。吸附在吸附剂上的HC气体伴随着该吸附件的温度上升 而被释放，并经由EGR管引导至进气系统以被烧掉。发明内容然而，此现有驱动系统导致发动机的不稳定操作和发动机起动时的不 良排放。在发动机的停止状态下，燃料蒸气会由于燃料喷射阀伴随着时间 经过的油密泄漏而滞留在进气系统内。滞留于进气系统内的燃料蒸气量不 固定而是依据发动机停止后经过的时间长短而变化。当在此状态下伴随着 使发动机起转和燃料喷射而重新起动该发动机时，这会不期望地导致空燃 比在重新起动该发动机时或者紧接起动后发生变化。空燃比的变化导致发 动机的不稳定操作且导致一些麻烦例如熄火。解决此问题的一种可能措施 是考虑到滞留于进气系统中的燃料蒸气量的可能变化增大发动机起动时的
燃料喷射量。然而，这会不期望地恶化排放。如前所述，所提议的驱动系 统利用进气系统内的负压来打开阀，且引导发动机的排气至歧管以利用吸附剂吸附该排气中的未燃烧HC气体。当伴随着使发动机起转来起动发动 机时，阀打开定时可能太晚以致不能引导排气至歧管。在此情况下，滞留 于进气系统中的燃料蒸气不经过具有吸附剂的歧管而直接排入外部空气。因此，本发明的驱动系统和驱动系统控制方法的目的在于抑制内燃机 起动时或紧4妻起动后的空燃比的变化。本发明的驱动系统和驱动系统控制 方法的目的还在于改善内燃机起动时的排放。本发明的驱动系统和驱动系 统控制方法的目的还在于确保甚至在内燃机的起动控制过程中也满足动力 要求。为实现以上和其它相关目的的至少部分，本发明的驱动系统和驱动系 统控制方法具有上述构造。本发明旨在这样一种第一驱动系统，其包括在排气系统内配备有排气 处理催化剂的内燃机。第一驱动系统包括燃料排气吸附装置，该燃料排 气吸附装置设在排气系统内以吸附燃料排气成分；起转结构，该起转结构 使所述内燃机起转；以及起动控制装置，该起动控制装置响应于内燃机的 起动指令控制起转结构以使所述内燃机起转，以及在该内燃机的起转* 至基本消除滞留于进气系统和燃烧室内的燃料蒸气所需要的特定程度后控 制该内燃机以开始从燃料喷射阀喷射燃料且最终起动该内燃机。响应于排气系统内设有排气处理催化剂和燃料排气吸附装置的内燃机 的起动指令，本发明的第一驱动系统控制起转结构以使所述内燃机起转， 以及在该内燃机的起转进展至基本消除滞留于进气系统和燃烧室内的燃料 蒸气所需要的特定程度后控制该内燃机以开始从燃料喷射阀喷射燃料且最 终起动该内燃机。在基本消除滞留于进气系统和燃烧室内的燃料蒸气后， 执行燃料喷射以起动内燃机。这种布置有效地抑制内燃机起动时或紧接起 动后的空燃比的变化。燃料排气吸附装置吸附在使内燃机起转期间流入排 气系统内的燃料排气成分。这种布置有效地改善内燃机起动时的排放。本 发明的第 一驱动系统可作为机动车辆的驱动系统安装在该机动车辆上。因 此，本发明的一种典型应用是设有此第 一驱动系统的机动车辆。本发明还旨在这样一种第二驱动系统，其包括排气系统内配备有排气处理催化剂的内燃机。第二驱动系统包括燃料排气吸附装置，该燃料排 气吸附装置设在排气系统内以吸附燃料排气成分；切换机构，该切换机构 利用致动器驱动以在第 一 气体通路与第二气体通路之间切换燃料排气的 流路，该第一气体通路使导入排气系统内的燃料排气的主要部分不通过所 述燃料排气吸附装置排出，而该第二气体通路使导入排气系统内的全部燃 料排气都在通过燃料排气吸附装置后排出；起转结构，该起转结构使所述 内燃机起转；以M动控制装置，该起动控制装置响应于所述内燃机的起 动指令驱动所述致动器并控制所述切换机构以将燃料排气的流路切换至 所述第二气体通路，以及在所述切换机构将燃料排气的流路切换至所述第 二气体通路后控制所述内燃机，以开始使所述内燃机起转并最终起动所述 内燃机。在本发明的第二驱动系统中，利用致动器驱动切换机构以在第 一气体 通路与第二气体通路之间切换燃料排气的流路，该第一气体通路使导入排 气系统内的燃料排气的主要部分排出而不经过燃料排气吸附装置，而该第 二气体通路使导入排气系统内的全部燃料排气都在通过燃料排气吸附装 置后排出。响应于排气系统内设有排气处理催化剂和燃料排气吸附装置的 内燃机的起动指令，本发明的第二驱动系统驱动致动器、控制切换机构切 换燃料排气的流路至第二气体通路，且在利用该切换机构切换燃料排气的 流路至第二气体通路后控制内燃机开始使该内燃机起转并最终起动该内 燃机。这种布置理想地防止滞留于进气系统内且在使内燃机起转期间流入 排气系统的燃料蒸气被直接排出而不经过燃料排气吸附装置，从而改善内 燃机起动时的排放。本发明的第二驱动系统可作为机动车辆的驱动系统安 装在该机动车辆上。因此，本发明的一种典型应用是设有此第二驱动系统 的机动车辆。在本发明的一种优选实施例中，笫二驱动系统还包括切换检测装置， 该切换检测装置检测所述切换机构将燃料排气的流路切换至所述第二气 体通路。所述起动控制装置控制所述起转结构，以响应于所述切换检测装 置检测到燃料排气的流路切换至所述第二气体通路而开始使所述内燃机 起转。这种布置更有效地防止滞留于进气系统内且在使内燃机起转期间流 入排气系统的燃料蒸气被直接排出而不经过燃料排气吸附装置，从而改善 内燃机起动时的排放。在本发明第二驱动系统的一种优选构造中，起动控制装置在内燃机的 起转进展至基本消除滞留于进气系统和燃烧室内的燃料蒸气所需要的特 定程度后控制该内燃机以开始从燃料喷射阀喷射燃料且最终起动该内燃 机。在基本消除滞留于进气系统和燃烧室内的燃料蒸气后，执行燃料喷射 以起动内燃机。这种布置有效地抑制内燃机起动时或紧接起动后的空燃比 的变化。喷射燃料且最终起动该内燃机的本发明第一和第二驱动系统中，起动控制 装置控制该内燃机以在该内燃机的起转持续预定时间段后开始从燃料喷 射阀喷射燃料且起动该内燃机，该预定时间段预料起转进展至特定程度。在本发明第 一和第二驱动系统中，所述起动控制装置响应于系统起动 后所述内燃机的第一起动指令起作用。在本发明第 一驱动系统和第二驱动系统之任一的一种优选构造中，所 述排气处理催化剂设在所述燃料排气吸附装置的下游，以使得能够在由所 述燃料排气吸附装置吸附的燃料排气脱离时对所述脱离的燃料排气进行 净化。脱离燃料排气吸附装置的燃料排气的成分由活性排气处理催化剂净 化(转化)。在本发明第 一驱动系统和第二驱动系统之任一的一种优选实施例中，出给驱动轴，还包括驱动轴电动机，该驱动轴电动机输出动力给所述驱 动轴；蓄电装置，该蓄电装置从所述驱动轴电动机接收电力/向所述驱动轴 电动机传递电力；以及动力要求设定装置，该动力要求设定装置基于操作 员的操作设定动力要求。所述起动控制装置控制所述驱动轴电动机，以将
与所设定的动力要求相当的动力输出给所述驱动轴。这种布置确保满足动 力要求，尽管需要较长的时间来起动内燃机。在此实施例中，起动控制装 置可控制驱动轴电机以在蓄电装置的输出极限的范围内将与所设定的动 力要求相当的动力输出给驱动轴。这种布置有效地防止蓄电装置的过放 电。在一种优选应用中，此实施例的驱动系统还包括电力-机械动力输入输轴连接，以随着电力和机械动力的输入和输出起到所述起转结构的作用， 并在所述内燃机起动后将所述内燃机的至少一部分输出动力输出给所述驱动轴。电力-机械动力输入输出机构的一种典型例包括三轴式动力输入 输出装置，该三轴式动力输入输出装置与三根轴连接，并基于从所述三根 轴中任意两根轴输入的动力/向所述三根轴中任意两根轴输出的动力，自动 从剩余一根轴输入动力/向剩余一根轴输出动力，其中，所述三根轴是所述 内燃机的输出轴、所述驱动轴和第三转动轴；以及转动轴电动机，能从所 述第三转动轴输入动力/向所述第三转动轴输出动力。电力一几械动力输入 输出机构的另 一典型例是双转子电动机，该双转子电动机具有与所述内燃 机的输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，并被驱动以 经由所述第一转子和所述第二转子的电磁作用使所述第一转子相对于所 述第二转子转动。本发明旨在一种驱动系统的第一控制方法，该驱动系统包括排气系 统内配备有排气处理催化剂的内燃机；设在所述排气系统内以吸附燃料排 气成分的燃料排气吸附装置；以及使所述内燃机起转的起转结构。响应于 起动内燃机的指令，此驱动系统的第一控制方法(a)控制所述起转结构， 以使所迷内燃机起转；以及(b)在所述内燃机的起转进展至基本消除滞 留在进气系统和燃烧室内的燃料蒸气所需的特定程度后，控制所述内燃 机，以开始从燃料喷射阀喷射燃料并最终起动所述内燃机。响应于排气系统内设有排气处理催化剂和燃料排气吸附装置的内燃 机的起动指令，本发明的驱动系统的第一控制方法控制起转结构以使内燃 机起转，以及在内燃机的起转进展至基本消除滞留于进气系统和燃烧室内
料且最终起动该内燃机。在基本消除滞留于进气系统和燃烧室内的燃料蒸 气后，执行燃料喷射以起动内燃机。这种布置有效地抑制内燃机起动时或 紧接起动后的空燃比的变化。燃料排气吸附装置吸附在使内燃机起转期间 流入排气系统内的燃料排气成分。这种布置有效地改善内燃机起动时的排 放。本发明旨在一种驱动系统的第二控制方法，该驱动系统包括排气系 统内配备有排气处理催化剂的内燃机；设在所述排气系统内以吸附燃料排 气成分的燃料排气吸附装置；由致动器驱动以在第一气体通路与第二气体 通路之间切换燃料排气的流路的切换机构，所述第一气体通路使导入所述 排气系统的燃料排气的主要部分不通过所述燃料排气吸附装置排出，所述 第二气体通路使导入所述排气系统的全部燃料排气在通过所述燃料排气 吸附装置后排出；以及使所述内燃机起转的起转结构。响应于起动内燃机 的指令，此驱动系统的第二控制方法(a)驱动所述致动器并控制所述切 换机构，以将燃料排气的流路切换至所述第二气体通路；(b)在所述切 换机构将燃料排气的流路切换至所述第二气体通路后，控制所述内燃机， 以开始使所述内燃机起转并最终起动所述内燃机。在本发明的驱动系统的第二控制方法中，利用致动器驱动切换机构以 在第一气体通路与第二气体通路之间切换燃料排气的流路，该第一气体通 路使导入排气系统内的燃料排气的主要部分排出而不经过燃料排气吸附 装置，而该第二气体通路使导入排气系统内的全部燃料排气都在通过燃料 排气吸附装置后排出。响应于排气系统内设有排气处理催化剂和燃料排气 吸附装置的内燃机的起动指令，本发明的驱动系统的第二控制方法驱动致 动器、控制切换机构切换燃料排气的流路至第二气体通路，且在利用该切 换机构切换燃料排气的流路至第二气体通路后控制内燃机开始使该内燃 机起转并最终起动该内燃机。这种布置理想地防止滞留于进气系统内且在 使内燃机起转期间流入排气系统的燃料蒸气被直接排出而不经过燃料排 气吸附装置，从而改善内燃机起动时的排放。


图1示意性示出设有本发明 一 种实施例中的驱动系统的混合动力车的构造；图2示意性示出安装在此实施例的混合动力车上的发动机的构造； 图3示意性示出包括在此实施例的混合动力车内的第二催化剂净化装 置的构造；图4是示出利用包括在此实施例的混合动力车内的混合动力电子控制 单元执行的起动控制程序的流程图；图5是示出利用包括在此实施例的混合动力车内的混合动力电子控制 单元执行的驱动控制程序的流程图；图6示出电池的输出极限Wout相对于电池温度Tb的变化；图7示出用于输出极限Wout的输出极限补正系数相对于电池的充电状 态SOC的变化；图8示出转矩要求设定映射图的 一例；图9是示出包括在此实施例的混合动力车的动力分配集成机构内的各 个转动元件的转矩-转速动力学的共线图；以及图IO示意性示出作为 一种变形例的另 一混合动力车的构造。
具体实施方式
以下参照

本发明的一种实施方式作为优选实施例。图l示意性 示出设有本发明一种实施例中的驱动系统的混合动力车20的构造。图2示意 性示出安装在此实施例的混合动力车20上的发动机22的构造。如图l所示， 此实施例的混合动力车20包括发动机22 、经由减振器28与该发动机22的曲 轴26或输出轴连接的三轴式动力分配集成才几构30、与该动力分配集成才几构 30连接且具有发电能力的原动机MG1 、安装在与动力分配集成机构30连接 的齿圏轴32a或驱动轴上的减速齿轮35、与该减速齿轮35连接的原动机
MG2,以及控制混合动力车20内的整个驱动系统的操作的混合动力电子控 制单元70。发动机22是消耗烃类燃料例如汽油或轻油以输出动力的内燃机。如图2 所示，利用空气滤清器122滤清且经由节气门124进入的空气与喷射器126 喷射的雾化汽油混合成空气燃料混合物。空气燃料混合物经由进气门128 引入燃烧室。所引入的空气燃料混合物利用火花塞130制造的火花点燃以爆 炸性燃烧。活塞132在燃烧能作用下的往复运动被转换为曲轴26的转动。发 动机22的排气随后经过第一催化剂净化装置134 (填充三元催化剂)和第二 催化剂净化装置140以将该排气内包括的有毒成分即一氧化碳(CO)、碳 氢化合物(HC)和氧化氮(NOx)净化为无害成分并排入外部空气。图3 示意性示出第二催化剂净化装置140的构造。如图3所示，第二催化剂净化装置140包括填充以三元催化剂141的筒状 内壳142、直径大于该内壳142的直径的筒状外壳144、具有开口145a且形成 旁通路145b的筒状分隔件145、被装进由分隔件145的外壁和外壳144的内壁 形成的旁通路145b内的环形空间中的HC吸附剂146、安装在分隔件145的开 口 145a上的排气流切换阀147，以及被驱动用以开关此排气流切换阀147的 致动器148。致动器148是例如电子致动器。小直径内壳142的外壁和大直径 外壳144的内壁限定了环形空间。内壳142和外壳144净皮i殳置成4吏该内壳142 的入口142a与该外壳144的入口144a相隔一些空间对齐。分隔件145的开口 145a连接内壳142的入口142a与外壳144的入口144a。分隔件145被设计成使 其直径大于内壳142的直径但小于外壳144的直径。分隔件145分隔由内壳 142的外壁和外壳144的内壁限定的环形空间以形成旁通路145b 。旁通路 145b不直接将经由外壳144的入口144a引入的气流引导至内壳142的入口 142a而是4吏该气流旁通至该入口142a。在排气流切换阀147的闭合状态下， 经由外壳144的入口 144a引入第二催化剂净化装置140的气流经由包括HC 吸附剂146的旁通路145b引导至内壳142的入口142a。然后，气流经过三元 催化剂141并经由内壳142的出口 142b流出第二催化剂净化装置140。另 一方 面，在排气流切换阀147的打开状态下，经由外壳144的入口144a引入第二
催化剂净化装置140的气流的主要部分直接经由打开的排气流切换阀147引 导至内壳142的入口142a,同时气流的剩余部分经由旁通路145b流至内壳 142的入口142a。然后，气流经过三元催化剂141并经由内壳142的出口142b 流出第二催化剂净化装置140。三元催化剂141主要由氧化催化剂例如钿 (Pt)或钯(Pd)、还原催化剂例如铑(Rh)和辅助催化剂例如二氧化铈 (Ce02)组成。三元催化剂141在高温下起作用。氧化催化剂的功能是把 排气内包括的CO和HC净化为水(H20)和二氧化碳(C02)。还原催化 剂的功能是把排气内包括的NOx净化为氮气(N2)和氧气(02)。主要由 沸石组成的HC吸附剂146在低温下吸附HC并在高温下释放所吸附的HC。 在三元催化剂141不起作用的低温范围内，将排气流切换阀147设定为闭合 状态以能够暂时利用HC吸附剂146吸附HC。随着温度的升高，三元催化剂 141起作用以净化利用HC吸附剂146吸附的HC。发动机22受发动机电子控制单元24(以下称为发动机ECU24 )的控制。 发动机ECU24经由其输入口 (未示出)从用于测量和检测发动机22状态的 各种传感器接收信号。输入发动机ECU24的信号包括来自用于测量曲轴26 的转动位置的曲轴位置传感器150的曲轴位置、来自用于测量发动机22用冷 却水的温度的水温传感器152的冷却水温度、来自用于测量凸轮轴的转动位 置的凸轮位置传感器154的凸轮位置、来自用于检测节气门124的开度的节 气门位置传感器156的节气门位置、来自用于测量发动机22的负荷的真空传 感器158的进气负压或进气量，以及来自用于检测排气流切换阀147设在闭 合状态的阀闭合开关149的阀闭合开关信号，该凸轮轴被驱动以开关用于把 气体引入燃烧室的进气门128和用于把气体排出燃烧室的排气门。发动机 ECU24经由其输出口 (未示出)输出用于驱动和控制发动机22的各种控制 信号和驱动信号，例如，对燃料喷射阀126的驱动信号、对节气门电机136 的用于调整节气门124位置的驱动信号、对与点火器形成一体的点火线圏 138的控制信号、对可变气门正时机构160的用以改变进气门128的开闭定时 的控制信号，以及对致动器148的用于开闭排气流切换阀147的驱动信号。 发动机ECU24与混合动力电子控制单元70通信。发动机ECU24从混合动力 电子控制单元70接收控制信号以驱动和控制发动机22，同时根据需要给该 混合动力电子控制单元70输出与该发动机22的驱动状态有关的数据。动力分配集成机构30具有作为外齿轮的中心齿轮31、作为内齿轮且与 该中心齿轮31同心设置的齿圏32、与该中心齿轮31啮合和与该齿圏32啮合 的多个小齿轮33，以及按照允许多个小齿轮33绕各自的轴线自由地公转和 自由地自转的方式保持多个小齿轮33的行星架34。也就是说，动力分配集 合机构30被构造成一种允许作为转动件的中心齿轮31、齿圏32和行星架34 差速运动的行星齿轮机构。动力分配集成机构30内的行星架34、中心齿轮 31和齿圏32分别与发动机22的曲轴26啮合、与原动机MG1啮合，以及经由 齿圏轴32a与减速齿轮35啮合。当原动机MG1作为发电机时，从发动机22 输出且经由行星架34输入的动力被依据齿轮比分配给中心齿轮31和齿圏 32。另一方面，当原动机MG1作为电动机时，从发动机22输出且经由行星 架34输入的动力与从该原动机MG1输出且经由中心齿轮31输入的动力相 结合，且合成动力被输出给齿圈32。然后，输出给齿圏32的动力最终从齿 圏轴32a经由齿轮机构60和差速齿轮62传递给驱动轮63a和63b。两原动机MG1和MG2是已知的既作为发动机驱动、又作为电动机驱动 的同步电动发电机。原动机MG1和MG2经由逆变器41和42向电池50传递电 力和从电池50传递电力。连接逆变器41和42与电池50的电力线被构造成供 逆变器41和42共用的正极母线和负极母线。这种布置可使原动机MG1和 MG2之一生成的电力被另一原动机消耗。电池50利用原动机MG1或MG2 生成的过剩电力充电以及i文电以补充电力的不足。当原动才几MG1和MG2 之间达到电力平衡时，电池50既不充电也不》文电。两原动才几MG1和MG2 的操作利用原动机电子控制单元(以下称为原动机ECU) 40控制。原动机 ECU40接收用于控制原动机MG1和MG2的操作所需要的各种信号，例如， 来自用于检测原动机MG1和MG2内的转子的转动位置的转动位置检测传 感器43和44的信号，以及施加给该原动机MG1和MG2且利用电流传感器 (未示出)测量的相位电流。原动机ECU40输出开关控制信号给逆变器41 和42。原动机ECU40与混合动力电子控制单元70通信以响应于从该混合电
子控制单元70传递的控制信号控制原动机MG1和MG2的操作，同时根据需 要输出与该原动机MG1和MG2的操作状态有关的数据给混合电子控制单 元70。电池50受电池电子控制单元(以下称为电池ECU) 52的控制。电池 ECU52接收用于控制电池50所需的各种信号，例如，利用设在电池50的端 子之间的电压传感器(未示出)测量的端子间电压、利用安装在与电池50 的输出端子连接的电力线54上的电流传感器(未示出)测量的充放电电流， 以及利用安装在电池50上的温度传感器51测量的电池温度Tb。电池ECU52 根据需要经由通信输出与电池50的状态有关的数据给混合电子控制单元 70。电池ECU52基于利用电流传感器测量的累积充放电电流计算电池50的 充电状态(SOC)以控制该电池50。混合电子控制单元70被构造成一种包括CPU72、存储处理程序的 ROM74、暂时存储数据的RAM76、未示出的输入输出口和未示出的通信 口的微处理器。混合电子控制单元70经由输入口接收各种输入来自点火 开关80的点火信号、来自用于检测换档杆81的当前位置的换档位置传感器 82的换档位置SP、来自用于测量加速器踏板83的下踏量的加速器踏板位置 传感器84的加速器开度Acc、来自用于测量制动器踏板85的下踏量的制动 器踏-板位置传感器86的制动器踏板位置BP，以及来自车速传感器88的车速 V。混合电子控制单元70经由通信口与发动机ECU24、原动机ECU40和电 池ECU52通信以如前所述向该发动机ECU24、原动机ECU40和电池ECU52 传递各种控制信号和数据以及从该发动机ECU24、原动机ECU40和电池 ECU52传递各种控制信号和数据。这样构成的本实施例的混合动力车20基于车速V和加速器开度Acc的 观测值计算将输出给作为驱动轴的齿圏轴32a的转矩要求，该加速器开度 Acc与驾驶员下踏加速器踏板83的量对应。发动机22和原动机MG1和MG2 受到操作控制以给齿圏轴32a输出与所计算的转矩要求对应的要求动力水 平。发动机22和原动机MG1和MG2的操作控制选择性地实行转矩转换驱动 模式、充放电驱动模式和原动机驱动模式之一。转矩转换驱动模式控制发
动机22的操作以输出与要求动力水平相等的动力量，同时驱动和控制原动 机MG1和MG2以利用动力分配集成机构30和该原动4几MG1和MG2对从该 发动机22输出的所有动力进行转矩转换并输出给齿圏轴32a。充放电驱动模 式控制发动机22的操作以输出与要求动力水平和通过给电池50充电所消耗 的电力量或者通过使该电池50放电而供给的电力量的和相等的动力量，同力分配集成机构30和该原动机MG1和MG2对与要求动力水平相等的从发 动机22输出的所有或部分动力进行转矩转换并输出给齿圏轴32a。原动机驱 动模式停止发动机22的操作并驱动和控制原动机MG2以给齿圏轴32a输出 与要求动力水平相等的动力量。转矩转换驱动模式在电池50的充放电电力 等于O的情况下等同于充放电驱动模式。也就是说，转矩转换驱动模式可被 看作一种充放电驱动模式。因此，通过在原动机驱动才莫式与充放电驱动模 式之间切换驱动模式来驱动此实施例的混合动力车20。以下说明有关具有上述构造的此实施例的混合动力车20的操作，尤其 系统致动后第 一次起动发动机22时的一 系列起动控制。图4是示出利用混合 动力电子控制单元70执行的起动控制程序的流程图。利用系统致动后发动 机22的第 一次起动指令引发此起动控制程序。在图4的起动控制程序中，混合电子控制单元70的CPU72首先给发动机 ECU24提供阀闭合指令以闭合排气流切换阀147 (步骤SIOO)。发动机 ECU24接收阀闭合指令且启动和控制致动器148以闭合排气流切换阀147。 CPU72输入阀闭合开关信号(步骤SllO)并确认排气流切换阀147处于闭 合状态(步骤S120)。发动机ECU24经由通信接收从阀闭合开关149输出 的阀闭合开关信号。在确认排气流切换阀147处于闭合状态后，CPU72将标 识F设定为值T以依据后述驱动控制程序开始使发动机22起转(步骤 S130)。CFU72自开i会'f吏发动才/u22起转后等《寺经过子贞定时间段(步骤Si40 )并 输出发动机22的转速Ne (步骤S150)。当发动机22的输入转速Ne到达或者 超过预定基准转速Nref时(步骤S160 ) , CPU72给发动机ECU24提供起动
指令以执行燃料喷射控制和点火控制(步骤S170)。因为以下原因在佳发22的停止状态下，燃料蒸气会随着时间经过由于燃料喷射阀126的油密泄漏 而滞留在进气系统内。所滞留的燃料蒸气在重新起动发动机22时或紧接起 动后不希望地导致空燃比的变化，即便从燃料喷射阀126的燃料喷射被调整 至达到目标空燃比。此空燃比的变化可导致一些麻烦例如熄火。因此，预 定时间段被指定为基本消除滞留于进气系统内的燃料蒸气所需要的发动机 起转时间且在此实施例中被设定为等于5秒。CPU72随后判定发动机22的起动是否完成(步骤S180)。在完成发动 机22起动的情况下，CPU72等待直至第一催化剂净化装置134 (填充三元催 化剂)和包括在第二催化剂净化装置140内的三元催化剂141完成预热(步 骤S190 )，且给发动机ECU24提供阀打开指令以打开排气流切换阀147 (步 骤S200)。然后，起动控制程序终止。排气内包括的HC利用第一催化剂净 化装置134中的三元催化剂和第二催化剂净化装置140中的三元催化剂141 的催化功能净化。被HC吸附剂146吸附的HC在高温下脱离且被引入三元催 化剂141以进行催化剂净化。动控制。图5是示出利用混合动力电子控制单元70执行的驱动控制程序的流 程图。此驱动控制程序利用系统致动来启动。因此，在系统致动后第一次 起动发动机22时，与图4的起动控制程序同时地执行图5的驱动控制程序。在图5的驱动控制程序中，混合电子控制单元70的CPU72首先输入控制 所需的数据，即，来自加速器踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自 车速传感器88的车速V、原动机MGl和MG2的转速Nml和Nm2,以及电池 50的输出极限Wout (步骤S210)。原动机MGl和MG2的转速Nml和Nm2 由利用转动位置检测传感器43和44检测的该原动机MG1和MG2内各转子 的转动位置算出，且经由通信从原动机ECU40接收。电池50的输出极限 Wout基于利用温度传感器51测量的该电池50的电池温度Tb和该电池50的 充电状态SOC设定，且经由通信从电池ECU52接收。设定电池50的输出极 限Wout的具体过程是基于所测量的电池温度Tb指定该输出极限Wout的基 本值、基于该电池50的充电状态SOC指定输出极限补正系数，以及把所指 定的输出极限Wout的基本值乘以所指定的输出极限补正系数以确定该电 池50的输出极限Wout。图6示出电池50的输出极限Wout相对于电池温度Tb 的变化。图7示出用于输出极限Wout的输出极限补正系数相对于电池50的 充电状态SOC的变化。在数据输入后，CPU72基于所输入的加速器开度Acc和所输入的车速V 设定将作为混合动力车20的要求转矩输出给与驱动轮63a和63b连接的齿圈 轴32a或驱动轴的转矩要求T"(步骤S220)。在此实施例中设定转矩要求 T浐的具体过程是预先将该转矩要求T—相对于加速器开度Acc和车速V的 变化作为转矩要求设定映射图存入ROM74内，并从此转矩要求设定映射图 读取与给定的加速器开度Acc和给定的车速V对应的转矩要求Tr气转矩要 求设定映射图的一例示出在图8中。然后，CPU72识别代表开始使发动机22起转的标识F的值(步骤S230 )。 当标识F等于0时，值'0，被设定给作为将从原动机MG1输出的转矩的转 矩要求TmP (步骤S240)。另一方面，当标识F等于1时，使发动机22起 转所需的起转转矩Tcr被设定为原动机MGl的转矩要求Tml"步骤S250 )。 图9是示出包括在动力分配集成机构30内的各个转动元件的转矩-转速动力 学的共线图。左轴'S，代表与原动机MGl的转速Nml相等的中心齿轮31 的转速。中间轴'C'代表与发动机22的转速Ne相等的行星架34的转速。 右轴'R，代表与原动机MG2的转速Nm2除以减速齿轮35的齿轮比相等的 齿圏32的转速Nr。从原动机MG1输出的轴'S，上的向上转矩使发动机22 起转。轴'R，上的两个粗箭头代表通过从原动机MGl输出转矩TmP而施 加给齿圏轴32a的转矩(-Tml*/p)和通过从原动机MG2输出转矩Tm2A而 经由减速齿轮35施加给该齿圏轴32a的转矩(Tm2*'Gr)。在设定原动机MGl的转矩要求TmP后，CPU72依据下面给出的式(1) 计算作为从原动机MG2输出的最大可能转矩的上转矩极限Tmax (步骤 S260 )。此计算是将电池50的输出极限Wout减去转矩要求TmP与原动机 MG1的当前转速Nml的乘积并将差值除以原动机MG2的当前转速Nm2 ，所述乘积代表原动机MG1的电力消耗(发电电力)<formula>formula see original document page 21</formula> (1)然后，CPU72依据下面给出的式(2)由转矩要求Tr、原动机MG1的转矩要求Tml、动力分配集成机构30的齿轮比p,以及减速齿轮35的齿(步骤S270 ):<formula>formula see original document page 21</formula> ( 2 )CPU72比较所算出的上转矩极限Tmax与所算出的暂定原动机转矩 Tm2tmp，并将小的那个设定为原动机MG2的转矩要求Tm2A (步骤S280 )。 原动机MG2的转矩要求Tm2A的这种设定把将输出给齿圏轴32a或驱动轴 的转矩要求Tr"艮定在电池50的输出极P艮Wout的范围内。式(2)易于由图 9的共线图导出。在按照以上方式设定原动机MGl和MG2的转矩要求TmP和Tm2A后， CPU72将该转矩要求TmP和Tm2A发送给原动机ECU40 (步骤S2卯)。原 动机ECU40^妄收转矩要求TmP和Tm2A并执行各个逆变器41和42内包4舌 的开关件的开关控制以利用转矩要求Tml *驱动原动机MG1以及利用转矩 要求Tm2A驱动原动机MG2。重复步骤S210和S290的处理直至通过执行图4的起动控制程序完成发 动机22的起动(步骤S300 )。在完成发动机22的起动后(步骤S300) ， CPU72 从原动机驱动模式切换混合动力车20的驱动模式至充放电驱动模式(步骤 S310)，然后离开此驱动控制程序。如前所述，图4的起动控制程序在使发 动机22起转经过预定时间段(例如，5秒)后开始燃料喷射控制和点火控制。 因此，需要较长的时间来完成发动机22的起动。当完成发动机22的起动时， 转矩要求Tr"皮输出给齿圏轴32a或驱动轴。如上所述，系统致动后第一次起动发动机22时，此实施例的混合动力 车20在使发动机22起转预定时间段后开始从燃料喷射阀126的燃料喷射以 起动发动机22。这种控制确保在基本消除滞留于进气系统内的燃料蒸气后 开始从燃料喷射阀的燃料喷射。这有效地抑制发动机22起动时或紧接起动 后的空燃比的变化且稳定混合动力车20的驱动。原动机MG2被驱动和控制 以输出转矩要求T"给齿圏轴32a或驱动轴。此实施例的驱动控制满足对齿 圏轴32a输出转矩要求T",尽管完成发动机22的起动需要较长的时间。此实施例的混合动力车20在闭合排气流切换阀147后开始使发动机22 起转。这种控制可利用HC吸附剂有效地吸附被滞留于进气系统内的燃料蒸 气。这改善发动机22起动时的排放。利用从阀闭合开关149输出的阀闭合开 关信号确认排气流切换阀147的闭合状态。这进一步确保使HC吸附剂146 吸附被滞留于进气系统内的燃料蒸气。此实施例的混合动力车20在基于从阀闭合开关149输出的阀闭合开关 信号确认排气流切换阀147的闭合状态后开始使发动机22起转。然而，此方 法不是限制性的，而是任何其它的适当技术也可用来确认排气流切换阀147 的闭合状态。 一种可采用的技术测量被施加给电子致动器148的电流以确认 排气流切换阀147的闭合状态。 一种起动控制的变形流程可不直接确认排气 流切换阀147的闭合状态，而在自输出阀闭合指令起经过预定时间段后开始 使发动机22起转。当进气系统与HC吸附剂146之间的距离处于特定范围内 时，起动控制可立即开始使发动机22起转而不确认排气流切换阀147的闭合 状态。在此实施例的混合动力车20中，第二催化剂净化装置140设计用以把被 HC吸附剂146吸附且随后脱离该HC吸附剂146的HC引入三元催化剂141以 进行催化剂净化。被HC吸附剂146吸附且随后脱离该HC吸附剂146的HC 直接经由EGR管引导至进气系统以被烧掉。此实施例的混合动力车20包括两个催化剂净化装置，即，第一催化剂 净化装置134和笫二催化剂净化装置140。然而，混合动力车可仅具有一个 催化剂净化装置即第二催化剂净化装置140 ，或者具有三个或更多催化剂净 化装置。在此实施例的混合动力车20中，发动机22的动力经由动力分配集合机 构30输出给与驱动轮63a和63b连接的齿圏轴32a或驱动轴。然而，本发明的
技术不限于这种构造，而是也可应用于图10所示变形构造的混合动力车 220。图10的混合动力车220具有包括与发动机22的曲轴26连接的内转子232 和与给驱动轮63a和63b输出动力的驱动轴连接的外转子234的双转子电动 机230。双转子电动才几230把发动机22的输出动力的部分传递给驱动轴，同 时把剩余的发动机输出动力转化为电力。本发明技术可应用于任何其它构造的混合动力车，包括排气系统内于使发动机起转的起转装置。本发明技术不限于混合动力车，而是也可用全桑，上述实施例在所有方面都应被认为是示意性而非限定性的。存在许多 变形、改变和变更而不脱离本发明主要特征的范围或精神。工业实用性本发明技术优选应用于驱动系统和汽车的制造业,
权利要求
1.一种驱动系统，它包括在排气系统内配备有排气处理催化剂的内燃机，所述驱动系统包括燃料排气吸附装置，该燃料排气吸附装置设在所述排气系统内，以吸附燃料排气成分；起转结构，该起转结构使所述内燃机起转；以及起动控制装置，该起动控制装置响应于所述内燃机的起动指令控制所述起转结构以使所述内燃机起转，以及在所述内燃机的起转进展至基本消除滞留在进气系统和燃烧室内的燃料蒸气所需的特定程度后，控制所述内燃机，以开始从燃料喷射阀喷射燃料并最终起动所述内燃机。
2. 根据权利要求l所述的驱动系统，其中，所述起动控制装置控制 所述内燃机，以在所述内燃机的起转持续预定时间段后开始从所述燃料喷 射阀喷射燃料并起动所述内燃机，所述预定时间段设想所述起转进展至所 述特定程度。
3. 根据权利要求l所述的驱动系统，其中，所述起动控制装置响应 于系统起动后所述内燃机的第一起动指令起作用。
4. 根据权利要求l所述的驱动系统，其中，所述排气处理催化剂设 在所述燃料排气吸附装置的下游，以使得能够在由所述燃料排气吸附装置 吸附的燃料排气脱离时对所述脱离的燃料排气进行净化。
5. 根据权利要求l所述的驱动系统，其中，所述驱动系统设计成直 接或者间接使用所述内燃机的输出动力并能将动力输出给驱动轴，所述驱动系统还包括驱动轴电动才几，该驱动轴电动才/L输出动力给所述驱动轴； 蓄电装置，该蓄电装置从所述驱动轴电动机接收电力/向所述驱动轴电 动机传递电力；以及 动力要求设定装置，该动力要求设定装置基于操作员的操作设定动力 要求，其中，所述起动控制装置控制所述驱动轴电动机，以将与所*没定的动 力要求相当的动力输出给所述驱动轴。
6. 根据权利要求5所述的驱动系统，其中，所述起动控制装置控制 所述驱动轴电动机，以在所述蓄电装置的输出极限的范围内将与所设定的 动力要求相当的动力输出给所述驱动轴。
7. 根据权利要求5所述的驱动系统，其中，所述驱动系统还包括 电力-机械动力输入输出机构，该电力-机械动力输入输出机构与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴连接，以随着电力和机械动力的输入和输出 起到所述起转结构的作用，并在所述内燃机起动后将所述内燃机的至少一 部分输出动力输出给所述驱动轴。
8. 根据权利要求7所述的驱动系统，其中，所述电力-机械动力输入 输出机构包括三轴式动力输入输出装置，该三轴式动力输入输出装置与 三根轴连接，并基于从所述三根轴中任意两根轴输入的动力/向所述三根轴 中任意两根轴输出的动力，自动从剩余一根轴输入动力/向剩余一根轴输出 动力，其中，所述三根轴是所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和第三转动 轴；以及转动轴电动机，能从所述第三转动轴输入动力/向所述第三转动轴 输出动力。
9. 根据权利要求7所述的驱动系统，其中，所述电力-机械动力输入输出机构包括双转子电动机，该双转子电动机具有与所述内燃机的输出轴连接的第一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，并^皮驱动以经由所述第 一转子和所述第二转子的电磁作用使所述第一转子相对于所述第二转子转动。
10. —种驱动系统，它包括排气系统内配备有排气处理催化剂的内燃机，所述驱动系统包括燃料排气吸附装置，该燃料排气吸附装置设在所述排气系统内，以吸附燃料排气成分；切换机构，该切换机构由致动器驱动，以在第一气体通路与第二气体 通路之间切换燃料排气的流路，所述第一气体通路使导入所述排气系统的 燃料排气的主要部分不通过所述燃料排气吸附装置排出，所述第二气体通 路使导入所述排气系统的全部燃料排气在通过所述燃料排气吸附装置后 排出；起转结构，该起转结构使所述内燃机起转；以及起动控制装置，该起动控制装置响应于所述内燃机的起动指令驱动所 述致动器并控制所述切换机构以将燃料排气的流路切换至所述第二气体 通路，以及在所述切换机构将燃料排气的流路切换至所述第二气体通路后 控制所述内燃机，以开始使所述内燃机起转并最终起动所述内燃机。
11. 根据权利要求10所述的驱动系统，其中，所述驱动系统还包括 切换检测装置，该切换检测装置检测所述切换机构将燃料排气的流路切换至所述第二气体通路，其中，所述起动控制装置控制所述起转结构，以响应于所述切换检测 装置检测到燃料排气的流路切换至所述第二气体通路而开始使所述内燃 机起转。
12. 根据权利要求10所述的驱动系统，其中，所述起动控制装置在所 述内燃机的起转进展至基本消除滞留在进气系统和燃烧室内的燃料蒸气 所需的特定程度后，控制所述内燃机，以开始从燃料喷射阀喷射燃料并最 终起动所述内燃才几。
13. 根据权利要求12所述的驱动系统，其中，所述起动控制装置控制 所述内燃机，以在所述内燃机的起转持续预定时间段后开始从所述燃料喷 射阀喷射燃料并起动所述内燃机，所述预定时间段设想所述起动进展至所 述特定程度。
14. 根据权利要求10所述的驱动系统，其中，所述起动控制装置响应 于系统起动后所述内燃机的第 一起动指令起作用。
15. 根据权利要求10所述的驱动系统，其中，所述排气处理催化剂设 在所述燃料排气吸附装置的下游，以使得能够在由所述燃料排气吸附装置 吸附的燃料排气脱离时对所述脱离的燃料排气进行净化。
16. 根据权利要求10所述的驱动系统，其中，所述驱动系统设计成直 接或者间接使用所述内燃机的输出动力并能将动力输出给驱动轴，所述驱动系统还包括驱动轴电动才几，该驱动轴电动才几输出动力给所述驱动轴； 蓄电装置，该蓄电装置从所述驱动轴电动机接收电力/向所述驱动轴电动才几传递电力；以及动力要求设定装置，该动力要求设定装置基于操作员的操作设定动力要求，其中，所述起动控制装置控制所述驱动轴电动机，以将与所设定的动 力要求相当的动力输出给所述驱动轴。
17. 根据权利要求16所述的驱动系统，其中，所述起动控制装置控制 所述驱动轴电动机，以在所述蓄电装置的输出极限的范围内将与所设定的 动力要求相当的动力输出给所述驱动轴。
18. 根据权利要求16所述的驱动系统，其中，所述驱动系统还包括 电力-机械动力输入输出机构，该电力-机械动力输入输出机构与所述内燃机的输出轴和所述驱动轴连接，以随着电力和机械动力的输入和输出 起到所述起转结构的作用，并在所述内燃机起动后将所述内燃机的至少一 部分输出动力输出给所述驱动轴。
19. 根据权利要求18所述的驱动系统，其中，所述电力-机械动力输入 输出机构包括三轴式动力输入输出装置，该三轴式动力输入输出装置与 三根轴连接，并基于从所述三根轴中任意两根轴输入的动力/向所述三根轴 中任意两根轴输出的动力，自动从剩余一根轴输入动力/向剩余一根轴输出 动力，其中，所述三根轴是所述内燃机的输出轴、所述驱动轴和第三转动 轴；以及转动轴电动机，能从所述第三转动轴输入动力/向所述第三转动轴 输出动力。
20. 根据权利要求18所述的驱动系统，其中，所述电力-机械动力输入输出机构包括双转子电动机，该双转子电动机具有与所述内燃机的输出轴连接的第 一转子和与所述驱动轴连接的第二转子，并被驱动以经由所述第 一转子和所述第二转子的电磁作用使所述第一转子相对于所述第二转子转动。
21. —种驱动系统的控制方法，所述驱动系统包括排气系统内配备 有排气处理催化剂的内燃机；设在所述排气系统内以吸附燃料排气成分的 燃料排气吸附装置；以及使所述内燃机起转的起转结构，响应于所述内燃机的起动指令， 所述驱动系统的控制方法(a) 控制所述起转结构，以使所述内燃机起转；以及(b) 在所述内燃机的起转进展至基本消除滞留在进气系统和燃烧室 内的燃料蒸气所需的特定程度后，控制所述内燃机，以开始从燃料喷射阀 喷射燃料并最终起动所述内燃机。
22. —种驱动系统的控制方法，所述驱动系统包括排气系统内配备 有排气处理催化剂的内燃机；设在所述排气系统内以吸附燃料排气成分的 燃料排气吸附装置；由致动器驱动以在第 一 气体通路与第二气体通路之间 切换燃料排气的流路的切换机构，所述第一气体通路使导入所述排气系统 的燃料排气的主要部分不通过所述燃料排气吸附装置排出，所述第二气体 通路使导入所述排气系统的全部燃料排气在通过所述燃料排气吸附装置 后排出；以及使所述内燃机起转的起转结构，响应于所述内燃机的起动指令， 所述驱动系统的控制方法(a) 驱动所述致动器并控制所述切换机构，以将燃料排气的流路切 换至所述第二气体通路；(b) 在所述切换机构将燃料排气的流路切换至所述第二气体通路后， 控制所述内燃机，以开始使所述内燃机起转并最终起动所述内燃机。
全文摘要
本发明涉及驱动系统及其控制方法。在系统致动后第一次起动发动机时，起动控制技术提供阀闭合指令以闭合排气流切换阀，从而使得被引入排气系统内的所有燃料排气都在经过HC吸附剂后排出(步骤S100)。在确认排气流切换阀的闭合状态后(步骤S110和S120)，起动控制技术开始使发动机起转(S130)。执行燃料喷射控制和点火控制以在自开始使发动机起转起经过预定时间段后开始从燃料喷射阀的燃料喷射(步骤S170)。因此，燃料喷射在基本消除由于燃料喷射阀的油密泄漏而滞留于进气系统内的燃料蒸气后开始。这种布置有效地抑制发动机起动时或紧接起动后的空燃比的变化。
文档编号B01D53/94GK101160464SQ20068001213
公开日2008年4月9日 申请日期2006年4月14日 优先权日2005年4月14日
发明者井上敏夫, 原田修, 山崎诚 申请人:丰田自动车株式会社