本发明涉及混合动力汽车。
背景技术：
以往，作为这种混合动力汽车，提出了如下结构：在内燃机、第一电动机和与驱动轮连结的车轴上连接有行星齿轮的行星轮架、太阳轮和齿圈并且第二电动机与车轴连接的混合动力汽车中，在使内燃机的工作停止时，从第一电动机输出使内燃机的旋转停止的方向的转矩(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：jp2014-213637a
技术实现要素：
发明要解决的问题
在上述的混合动力汽车中，在使内燃机停止旋转时，若安装于内燃机的排气系统的排气净化装置的催化剂发生活性化而暴露于稀贫气氛，则催化剂的吸氧量变多，而存在催化剂的净化性能下降的风险。若催化剂的净化性能下降，则在下一次的内燃机的起动后排放可能会恶化。
本发明的混合动力汽车的主要目的在于抑制排气净化装置的催化剂的净化性能的下降。
用于解决问题的手段
本发明的混合动力汽车为了达成上述的主要目的而采用了以下的手段。
本发明的混合动力汽车具备发动机、电动机和对所述发动机及所述电动机进行控制的控制装置，所述混合动力汽车的要点在于，在所述发动机的停止被要求时，在安装于所述发动机的排气系统的排气净化装置的催化剂的温度为规定温度以上时，所述控制装置直至规定条件成立为止使所述发动机的燃料喷射继续，并且在所述规定条件成立时使所述发动机的燃料喷射停止，当所述催化剂的温度小于所述规定温度时，所述控制装置立即使所述发动机的燃料喷射停止。
在该本发明的混合动力汽车中，在发动机的停止被要求时，在安装于发动机的排气系统的排气净化装置的催化剂的温度为规定温度以上时，直至规定条件成立为止继续发动机的燃料喷射，并且在规定条件成立时停止发动机的燃料喷射。在此，“规定温度”是用于判定排气净化装置的催化剂是否发生活性化的阈值。通过这样的控制，能够抑制催化剂暴露于稀贫气氛中，抑制催化剂的吸氧量变多，抑制催化剂的净化性能下降。其结果是，能够抑制在下一次的发动机的起动后排放发生恶化。另一方面，在发动机的停止被要求时催化剂的温度小于所述规定温度时，立即停止发动机的燃料喷射。由此，能够抑制发动机的燃料消耗。需要说明的是，在催化剂的温度小于规定温度时，与催化剂的温度为规定温度以上时相比，即使催化剂暴露于稀贫气氛中，催化剂的吸氧量也不易变多。
在这样的本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述电动机连接于所述发动机的输出轴，所述控制装置在使所述发动机的燃料喷射停止时，以使所述发动机的转速下降的方式控制所述电动机。如此，能够使发动机的转速迅速地通过共振区域等。
并且，在本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述规定条件包括所述催化剂内的空燃比成为理论空燃比的空燃比条件。如此，能够在催化剂的温度为规定温度以上时进一步抑制催化剂暴露于稀贫气氛中。在该情况下，可以的是，所述发动机具有能够变更进气门的开闭定时的可变气门正时机构，所述规定条件除了包括所述空燃比条件以外，还包括所述进气门的开闭定时达到规定定时的开闭定时条件。
而且，在本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述规定条件包括经过了规定时间的时间条件。在此，作为“规定时间”，可以使用例如假想到空燃比条件成立为止所需要的时间。
此外，在本发明的混合动力汽车中，可以的是，所述催化剂的温度通过安装于所述排气净化装置的温度传感器来检测，或者基于所述发动机的冷却水的温度来推定。
附图说明
图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图。
图2是表示发动机22的结构的概略的结构图。
图3是表示由实施例的hvecu70执行的停止要求时处理例程的一例的流程图。
图4是表示电动机mg1的旋转停止用转矩tsp与发动机22的转速ne之间的关系的一例的说明图。
图5是表示变形例的混合动力汽车220的结构的概略的结构图。
具体实施方式
接着，使用实施例来说明用于实施本发明的方式。
【实施例】
图1是表示作为本发明的一实施例的混合动力汽车20的结构的概略的结构图，图2是表示发动机22的结构的概略的结构图。如图示那样，实施例的混合动力汽车20具备发动机22、行星齿轮30、电动机mg1、mg2、变换器41、42、作为蓄电装置的蓄电池50以及混合动力用电子控制单元(以下称为“hvecu”)70。
发动机22构成为以汽油、轻油等为燃料来输出动力的内燃机。如图2所示，发动机22将通过空气净化器122洁净后的空气经由节气门124向进气管125吸入，并且从燃料喷射阀126喷射燃料并将空气与燃料混合。然后，将该混合气体经由进气门128a向燃烧室129吸入，通过火花塞130的电火花来进行爆炸燃烧，将通过该能量而被按下的活塞132的往复运动转换成曲轴26的旋转运动。从燃烧室129经由排气阀128b向排气管133排出的排气经由排气净化装置134向外部空气排出，该排气净化装置134具有对一氧化碳(co)、碳化氢(hc)和氮氧化物(nox)的有害成分进行净化的催化剂(三效催化剂)134a。
该发动机22由发动机用电子控制单元(以下称为“发动机ecu”)24进行运转控制。虽然未图示，但是发动机ecu24构成为以cpu为中心的微处理器，除了cpu以外，还具备存储处理程序的rom、暂时存储数据的ram、输入输出端口和通信端口。经由输入端口向发动机ecu24输入对发动机22进行运转控制所需要的来自各种传感器的信号。作为向发动机ecu24输入的信号，可列举例如来自对曲轴26的旋转位置进行检测的曲轴位置传感器140的曲轴转角θcr、来自对发动机22的冷却水的温度进行检测的水温传感器142的冷却水温tw。并且，也可列举来自对使进气门128a开闭的进气凸轮轴的旋转位置和使排气阀128b开闭的排气凸轮轴的旋转位置进行检测的凸轮位置传感器144的凸轮角θci、θco。而且，还可列举来自对节气门124的位置进行检测的节气门位置传感器146的节气门开度th、来自安装于进气管125的空气流量计148的吸入空气量qa、来自安装于进气管125的温度传感器149的进气温ta。此外，还可列举来自安装于排气管133中的排气净化装置134的上游侧的空燃比传感器135a的空燃比af、来自安装于排气净化装置134的下游侧的氧传感器135b的氧信号o2。从发动机ecu24经由输出端口输出用于对发动机22进行运转控制的各种控制信号。作为从发动机ecu24输出的信号，可列举例如向对节气门124的位置进行调节的节气门电动机136的驱动控制信号、向燃料喷射阀126的驱动控制信号、向火花塞130的驱动控制信号、向能够变更进气门128a的开闭定时的可变气门正时机构150的驱动控制信号。发动机ecu24经由通信端口与hvecu70连接。发动机ecu24基于来自曲轴位置传感器140的曲轴转角θcr来运算发动机22的转速ne。并且，发动机ecu24基于来自凸轮位置传感器144的进气凸轮轴的凸轮角θci相对于来自曲轴位置传感器140的曲轴转角θcr的角度(θci-θcr)来运算进气门128a的开闭定时vt。而且，发动机ecu24基于来自水温传感器142的冷却水温tw来推定排气净化装置134的催化剂134a的温度(催化剂温度)tc。
如图1所示，行星齿轮30构成为单小齿轮式的行星齿轮机构。在行星齿轮30的太阳轮上连接有电动机mg1的转子。在行星齿轮30的齿圈上连接有经由差动齿轮38与驱动轮39a、39b连结的驱动轴36。在行星齿轮30的行星轮架上经由减震器28连接有发动机22的曲轴26。
电动机mg1构成为例如同步发电电动机，如上述那样，转子连接于行星齿轮30的太阳轮。电动机mg2构成为例如同步发电电动机，转子连接于驱动轴36。变换器41、42使用于电动机mg1、mg2的驱动，并且经由电力线54连接于蓄电池50。通过电动机用电子控制单元(以下称为“电动机ecu”)40对变换器41、42的未图示的多个开关元件进行开关控制，由此驱动电动机mg1、mg2旋转。
虽然未图示，但是电动机ecu40构成为以cpu为中心的微处理器，除了cpu以外，还具备存储处理程序的rom、暂时存储数据的ram、输入输出端口和通信端口。经由输入端口向电动机ecu40输入对电动机mg1、mg2进行驱动控制所需要的来自各种传感器的信号，例如来自对电动机mg1、mg2的转子的旋转位置进行检测的旋转位置检测传感器43、44的旋转位置θm1、θm2、来自对向电动机mg1、mg2的各相流动的电流进行检测的电流传感器的相电流等。从电动机ecu40经由输出端口输出向变换器41、42的未图示的多个开关元件的开关控制信号等。电动机ecu40经由通信端口与hvecu70连接。电动机ecu40基于来自旋转位置检测传感器43、44的电动机mg1、mg2的转子的旋转位置θm1、θm2来运算电动机mg1、mg2的转速nm1、nm2。
蓄电池50构成为例如锂离子二次电池、镍氢二次电池，经由电力线54连接于变换器41、42。该蓄电池50由蓄电池用电子控制单元(以下称为“蓄电池ecu”)52管理。
虽然未图示，但是蓄电池ecu52构成为以cpu为中心的微处理器，除了cpu以外，还具备存储处理程序的rom、暂时存储数据的ram、输入输出端口和通信端口。经由输入端口向蓄电池ecu52输入对蓄电池50进行管理所需要的来自各种传感器的信号。作为向蓄电池ecu52输入的信号，可列举例如来自设置在蓄电池50的端子间的电压传感器51a的蓄电池50的电压vb、来自安装在蓄电池50的输出端子上的电流传感器51b的蓄电池50的电流ib、来自安装于蓄电池50的温度传感器51c的蓄电池50的温度tb。蓄电池ecu52经由通信端口与hvecu70连接。蓄电池ecu52基于来自电流传感器51b的蓄电池50的电流ib的累计值来运算蓄电比例soc。蓄电比例soc是能够从蓄电池50放电的电力的容量相对于蓄电池50的总容量的比例。
虽然未图示，但是hvecu70构成为以cpu为中心的微处理器，除了cpu以外，还具备存储处理程序的rom、暂时存储数据的ram、输入输出端口和通信端口。经由输入端口向hvecu70输入来自各种传感器的信号。作为向hvecu70输入的信号，可列举例如来自点火开关80的点火信号、来自对换档杆81的操作位置进行检测的档位传感器82的档位sp。并且，也可列举来自对加速器踏板83的踏入量进行检测的加速器踏板位置传感器84的加速器开度acc、来自对制动器踏板85的踏入量进行检测的制动器踏板位置传感器86的制动器踏板位置bp、来自车速传感器88的车速v。hvecu70如上述那样经由通信端口与发动机ecu24、电动机ecu40、蓄电池ecu52连接。
在这样构成的实施例的混合动力汽车20中，以一边使发动机22运转一边进行行驶的混合动力行驶(hv行驶)模式或不使发动机22运转而进行行驶的电动行驶(ev行驶)模式等来行驶。
在hv行驶模式下，hvecu70基于加速器开度acc和车速v来设定对驱动轴36要求的要求转矩td*，向设定的要求转矩td*乘以驱动轴36的转速nd(电动机mg2的转速nm2)来计算对驱动轴36要求的要求功率pd*。接着，从要求功率pd*减去基于蓄电池50的蓄电比例soc的充放电要求功率pb*(从蓄电池50放电时为正的值)来设定对发动机22要求的要求功率pe*。接着，以从发动机22输出要求功率pe*并且向驱动轴36输出要求转矩td*的方式设定发动机22的目标转速ne*和目标转矩te*、电动机mg1、mg2的转矩指令tm1*、tm2*。然后，将发动机22的目标转速ne*和目标转矩te*向发动机ecu24发送，并且将电动机mg1、mg2的转矩指令tm1*、tm2*向电动机ecu40发送。发动机ecu24以使发动机22基于目标转速ne*和目标转矩te*来进行运转的方式进行发动机22的运转控制。作为发动机22的控制，进行控制节气门124的开度的吸入空气量控制、控制从燃料喷射阀126的燃料喷射量的燃料喷射控制、控制火花塞130的点火时期的点火控制、控制进气门128a的开闭定时的开闭定时控制等。电动机ecu40以使电动机mg1、mg2以转矩指令tm1*、tm2*驱动的方式对电动机mg1、mg2进行驱动控制(进行变换器41、42的多个开关元件的开关控制)。
在ev行驶模式下，hvecu70基于加速器开度acc和车速v来设定要求转矩td*，将电动机mg1的转矩指令tm1*设定为值0，并且以向驱动轴36输出要求转矩td*的方式设定电动机mg2的转矩指令tm2*。然后，将电动机mg1、mg2的转矩指令tm1*、tm2*向电动机ecu40发送。关于电动机ecu40对电动机mg1、mg2的驱动控制，上文已述。
接着，说明这样构成的实施例的混合动力汽车20的动作，尤其是发动机22的停止被要求时的动作。图3是表示由实施例的hvecu70执行的停止要求时处理例程的一例的流程图。该例程在发动机22的停止被要求时执行。需要说明的是，作为发动机22的停止被要求的时机，可列举例如在hv行驶模式下要求功率pe*达到停止用阈值pstop以下时。
在执行停止要求时处理例程时，hvecu70输入催化剂134a的温度(催化剂温度)tc(步骤s100)，将输入的催化剂温度tc与阈值tcref进行比较(步骤s110)。在此，催化剂温度tc设为将基于来自水温传感器142的冷却水温tw而推定的值从发动机ecu24通过通信来输入。并且，阈值tcref是用于判定排气净化装置134的催化剂134a是否发生活性化的阈值，可以使用例如380℃、400℃或420℃等。
在催化剂温度tc为阈值tcref以上时，判断为催化剂134a发生活性化，将发动机22的自行运转(无负荷运转)的指示向发动机ecu24发送(步骤s120)。发动机ecu24在接收到发动机22的自行运转的指示时，以将进气门128a的开闭定时vt变更为适合下一次的发动机22的起动的起动用定时(例如作为最迟的定时的最滞后角定时)，并将催化剂134a内的空燃比即催化剂内空燃比af调节成理论空燃比(stoichiometric)(以理论空燃比实现稳定)的方式使发动机22的燃料喷射继续并进行自行运转。
接着，输入催化剂内空燃比afc和进气门128a的开闭定时vt(步骤s130)。在此，催化剂内空燃比afc设为将由安装于排气管133中的排气净化装置134的上游侧的空燃比传感器135a检测到的空燃比af作为催化剂内空燃比afc从发动机ecu24通过通信来输入。进气门128a的开闭定时vt设为将基于来自曲轴位置传感器140的曲轴转角θcr和来自凸轮位置传感器144的进气凸轮轴的凸轮角θci而运算出的值从发动机ecu24通过通信来输入。
在这样输入数据时，判定催化剂内空燃比afc成为理论空燃比(以理论空燃比实现稳定)的空燃比条件以及进气门128a的开闭定时vt成为起动用定时的开闭定时条件是否都成立(步骤s140)，在判定为空燃比条件和开闭定时条件中的至少一方不成立时，返回步骤s130。
这样反复执行步骤s130、s140的处理，在步骤s140中判定为空燃比条件及开闭定时条件都成立时，将发动机22的燃料喷射的停止指示向发动机ecu24发送，并且将基于电动机mg1进行的旋转停止处理的开始指示向电动机ecu40发送(步骤s150)。发动机ecu24在接收到燃料喷射的停止指示时，使发动机22的燃料喷射停止。电动机ecu40在接收到基于电动机mg1进行的旋转停止处理的开始指示时，以开始用于使发动机22停止旋转的旋转停止用转矩tsp从电动机mg1的输出的方式对电动机mg1进行驱动控制。图4是表示电动机mg1的旋转停止用转矩tsp与发动机22的转速ne之间的关系的一例的说明图。在实施例中，如图示那样，电动机mg1的旋转停止用转矩tsp在初期以使发动机22的转速ne迅速地通过共振区域(能够抑制振动的发生)的方式设为负的且绝对值较大的转矩，在发动机22的转速ne达到比共振区域的下限低的规定转速nsp以下时(t11时刻)，以使发动机22的曲轴转角θcr停止在适合下一次的起动的起动用范围内的方式设为正的且绝对值比较小的转矩之后设为值0。规定转速nsp通过实验或解析而确定为此后发动机22的曲轴26旋转360℃a左右并停止的发动机22的转速ne，可以使用例如200rpm、250rpm或300rpm等。
然后，输入发动机22的转速ne(步骤s160)，等待输入的发动机22的转速ne成为值0(旋转停止)(步骤s170)，将基于电动机mg1进行的旋转停止处理的结束指示向电动机ecu40发送(步骤s180)，结束本例程。
在使发动机22停止旋转时，催化剂134a发生活性化并暴露于稀贫气氛中的话，则催化剂134a的吸氧量变多，而存在催化剂134a的净化性能下降的风险。催化剂134a的净化性能下降的话，在下一次的发动机22的起动后排放可能恶化。以此为基础，在实施例中，在发动机22的停止被要求时催化剂温度tc为阈值tcref以上时，直至空燃比条件及开闭定时条件都成立为止继续发动机22的燃料喷射，在空燃比条件及开闭定时条件都成立时停止发动机22的燃料喷射。由此，能够抑制催化剂134a暴露于稀贫气氛中，抑制催化剂134a的吸氧量变多，抑制催化剂134a的净化性能下降。其结果是，能够抑制在下一次的发动机22的起动后排放发生恶化。
而且，在使发动机22的燃料喷射停止时，从电动机mg1输出旋转停止用转矩tsp。由此，能够使发动机22的转速ne迅速地通过共振区域(抑制振动的发生)，并且能够使发动机22的曲轴转角θcr停止在起动用范围内。
在步骤s110中催化剂温度tc小于阈值tcref时，判断为催化剂134a未发生活性化，不执行步骤s120～s140的处理，而是执行步骤s150～s180的处理，结束本例程。即，在发动机22的停止被要求时催化剂134a未发生活性化时，立即停止发动机22的燃料喷射。由此，能够抑制发动机22的燃料消耗。需要说明的是，在催化剂134a未发生活性化时，即使催化剂134a暴露于稀贫气氛中，催化剂134a的吸氧量也不易变多。并且，在该情况下，在发动机22的停止被要求时，立即停止发动机22的燃料喷射并且从电动机mg1开始旋转停止用转矩tsp的输出，因此只要在到发动机22停止旋转为止的期间完成进气门128a的开闭定时vt向起动用定时的变更即可。
在以上说明的实施例的混合动力汽车20中，在发动机22的停止被要求时催化剂温度tc为阈值tcref以上时，直至空燃比条件及开闭定时条件都成立为止继续发动机22的燃料喷射，在空燃比条件及开闭定时条件都成立时停止发动机22的燃料喷射。由此，能够抑制催化剂134a暴露于稀贫气氛中，抑制催化剂134a的吸氧量变多，抑制催化剂134a的净化性能下降。其结果是，能够抑制在下一次的发动机22的起动后排放发生恶化。另一方面，在发动机22的停止被要求时催化剂温度tc小于阈值tcref时，立即停止发动机22的燃料喷射。由此，能够抑制发动机22的燃料消耗。需要说明的是，在催化剂134a未发生活性化时，即使催化剂134a暴露于稀贫气氛中，催化剂134a的吸氧量也难以变多。
在实施例的混合动力汽车20中，在被要求了发动机22的停止后使发动机22的燃料喷射停止时，从电动机mg1输出旋转停止用转矩tsp。但是，也可以不从电动机mg1输出旋转停止用转矩tsp。在该情况下，发动机22因摩擦而转速ne下降并停止旋转。
在实施例的混合动力汽车20中，在发动机22的停止被要求时催化剂温度tc为阈值tcref以上时，直至空燃比条件及开闭定时条件成立为止继续发动机22的燃料喷射。但是，也可以不使用开闭定时条件，直至空燃比条件成立为止继续发动机22的燃料喷射。在该情况下，只要在到发动机22停止旋转为止的期间完成进气门128a的开闭定时vt向起动用定时的变更即可。并且，也可以取代使用空燃比条件和开闭定时条件，直至经过了规定时间为止继续发动机22的燃料喷射。作为“规定时间”，可使用例如假想到空燃比条件成立为止所需的时间(例如400msec、500msec或600msec等)。
在实施例的混合动力汽车20中，在发动机22的停止被要求时催化剂温度tc小于阈值tcref时，立即停止发动机22的燃料喷射并且从电动机mg1开始旋转停止用转矩tsp的输出。不过，也可以的是，尽管立即停止发动机22的燃料喷射，但是从电动机mg1输出用于使发动机22以规定转速(例如900rpm、1000rpm或1100rpm等)旋转的保持转矩thd，直至上述的开闭定时条件成立为止，在开闭定时条件成立时从电动机mg1开始旋转停止用转矩tsp的输出。
在实施例的混合动力汽车20中，排气净化装置134的催化剂134a的温度(催化剂温度)tc使用基于发动机22的冷却水温tw而推定出的值，但是也可以将对催化剂134a的温度tc进行检测的温度传感器设于排气净化装置134，使用由该温度传感器检测到的值。
在实施例的混合动力汽车20中，作为蓄电装置，使用蓄电池50，但是也可以的是，只要是电容器等能够蓄电的装置即可，可以使用任何装置。
在实施例的混合动力汽车20中，具备发动机ecu24、电动机ecu40、蓄电池ecu52和hvecu70，但是也可以使它们中的至少两个构成为单独的电子控制单元。
在实施例的混合动力汽车20中，形成为在与驱动轮39a、39b连结的驱动轴36上经由行星齿轮30连接有发动机22及电动机mg1并且在驱动轴36上连接有电动机mg2的结构。但是，也可以如图5的变形例的混合动力汽车220所示的那样，形成为在与驱动轮39a、39b连结的驱动轴36上经由变速器230连接有电动机mg并且在电动机mg上经由离合器229连接有发动机22的结构。
说明实施例的主要的要素与用于解决问题的手段一栏中记载的发明的主要的要素之间的对应关系。在实施例中，发动机22相当于“发动机”，电动机mg1相当于“电动机”，hvecu70、发动机ecu24和电动机ecu40相当于“控制装置”。
需要说明的是，实施例的主要的要素与用于解决问题的手段一栏中记载的发明的主要的要素之间的对应关系是具体地说明用于实施例实施用于解决问题的手段一栏中记载的发明的方式的一例，因此并不限定用于解决问题的手段一栏中记载的发明的要素。即，关于用于解决问题的手段一栏中记载的发明的解释应基于该栏的记载来进行，实施例只不过是用于解决问题的手段一栏中记载的发明的具体性的一例。
以上，使用实施例来说明了用于实施本发明的方式，但是本发明并不受这样的实施例任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够以各种方式实施，这是不言而喻的。
工业上的可利用性
本发明能够利用于混合动力汽车的制造产业等。