Управляющее устройство для транспортного средства(варианты) - RU2319021C2

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится в основном к управлению транспортными средствами, по меньшей мере, имеющими установленный на них двигатель внутреннего сгорания, и, в частности, к управляющим устройствам для транспортных средств, уменьшающим запах катализатора, присутствующий в выбросах, очищенных катализатором и затем выпущенных в воздух.

Выбросы двигателя, служащего источником движения транспортного средства, содержат вещества, загрязняющие воздух, включая моноксид углерода (СО), образуемый при неполном сгорании топлива, углеводороды (НС), образующиеся при испарении несгоревшего топлива, и окись азота (NOx), связанную с азотом и кислородом, присутствующим в атмосфере камеры сгорания при высокой температуре. Эти вещества вредны для окружающей среды и, соответственно, должны удаляться до их попадания в воздух. Это выполняется за счет установки в средней части выхлопной трубы каталитического нейтрализатора. В этом каталитическом конверторе в качестве катализатора используется платина и родий или палладий и родий плюс палладий. Эти элементы реагируют с указанными тремя типами загрязнений, образуя двуокись углерода (СО₂), воду (Н₂O) и азот (N₂). Поскольку каталитический нейтрализатор вызывает реакцию трех типов химических веществ, его также называют «трехкомпонентный нейтрализатор».

Если в таком каталитическом нейтрализаторе 1) катализатор имеет высокую температуру, 2) транспортное средство работает в диапазоне малых нагрузок, создавая небольшое количество выхлопных газов (т.е. потребляя мало воздуха), и 3) топливовоздушная смесь является обогащенной, то внутри каталитического нейтрализатора образуется восстановительная атмосфера и возникает запах катализатора. Более конкретно, топливо содержит серу (S), которая окисляется до SOx, которая, в свою очередь, прилипает к катализатору, и при возникновении всех трех вышеуказанных условий возникает восстановительная атмосфера, в которой прилипший SOx восстанавливается до сероводорода (H₂S), имеющего неприятный запах. Более конкретно, запах катализатора, приписываемый соединению серы, содержащейся в топливе, возникает при образовании сероводорода в следующей реакции:

SO₂+3H₂→ H₂S+2H₂O

Более конкретно, сероводород предположительно образуется из-за того, что топливо содержит серный компонент, который сгорает и образует газообразную двуокись серы, которая, в свою очередь, реагирует с водородом, образующимся в процессе горения.

Такой запах катализатора приписывают тому факту, что топливо, обладающее таким свойством (или содержащее серный компонент), в большей степени требует обогащенной топливовоздушной смеси, как описано выше. Для обедненной топливовоздушной смеси оксид серы, который в итоге поглощается катализатором, предположительно образуется по следующей реакции:

2SO₂+O₂→2SO₃

6SO₃+4CeO₂→2Ce₂ (SO₄)₃+O₂

Кроме того, в обогащенной топливовоздушной смеси кислород имеется в небольших количествах и такой кислород образует связи с водородом, в результате образуя Н₂О. Однако, поскольку кислорода мало, водород образуется в избыточных количествах и образует связи с серой. Это способствует возникновению H₂S, который считается препятствием для уменьшения запаха катализатора. В обедненных топливовоздушных смесях кислорода больше, и такой кислород образует связи с водородом, способствуя образованию Н₂O. Избыток водорода образуется в меньшей степени и, соответственно, меньше образуется Н₂S, что, предположительно, приводит к уменьшению запаха катализатора.

Если не принимать во внимание такой (неприятный) запах катализатора, трехкомпонентный нейтрализатор имеет характеристики очистки, которые зависят от соотношения топлива и воздуха в топливовоздушной смеси, образующейся в камере сгорания, и трехкомпонентный нейтрализатор работает наиболее эффективно, когда соотношение топлива и воздуха в смеси близко к стехиометрическому. Это происходит потому, что, когда топливовоздушная смесь обеднена и в выхлопных газах содержится большое количество кислорода, процесс окисления активизируется, а процесс восстановления тормозится, при этом, когда топливовоздушная смесь обогащена и в выхлопных газах мало кислорода, процесс восстановления активизируется, а процесс окисления тормозится и, в результате, все три вышеуказанных вредных компонента нельзя удовлетворительно нейтрализовать одновременно. Соответственно, двигатели внутреннего сгорания, оснащенные трехкомпонентным нейтрализатором, имеют в выхлопном трубопроводе линейный кислородный датчик, измеряющий концентрацию кислорода, которая, в свою очередь, используется в цепи обратной связи для управления соотношением топлива и воздуха внутри камеры сгорания для получения стехиометрического отношения.

Известно, что трехкомпонентные нейтрализаторы способны запасать кислород, чтобы избежать ухудшения характеристик очистки выхлопных газов, если топливовоздушная смесь временно становится обедненной или обогащенной. Так, при обедненной топливовоздушной смеси избыточный кислород запасается, а при обогащенной смеси запасенный кислород расходуется на поддержание характеристик очистки выхлопных газов на удовлетворительном уровне.

Более конкретно, трехкомпонентный катализатор имеет функцию отбора и хранения избыточного кислорода, присутствующего в выхлопных газах при обедненной топливовоздушной смеси для уменьшения NOx. Наоборот, когда топливовоздушная смесь становится обогащенной, возникающие при горении и, следовательно, содержащиеся в выхлопе СН и СО, окисляясь, потребляют запасенный в трехкомпонентном нейтрализаторе кислород. Соответственно, когда соотношение топлива и воздуха в смеси отклоняется от стехиометрического и, соответственно, NOx необходимо восстановить, трехкомпонентный нейтрализатор должен быть в состоянии хранить кислород (т.е. трехкомпонентный катализатор должен хранить кислород в количестве с достаточным запасом относительно максимального поглощения кислорода) и, наоборот, для окисления несгоревших СН и СО трехкомпонентный нейтрализатор должен хранить достаточное количество кислорода.

Чтобы иметь возможность восстановления NOx при отклонении соотношения топлива и воздуха в смеси от стехиометрического в сторону обеднения и возможность окисления несгоревших СН и СО при отклонении соотношения топлива и воздуха в смеси от стехиометрического в сторону обогащения, трехкомпонентный нейтрализатор предпочтительно поглощает кислород в количестве, поддерживаемом приблизительно на уровне половины максимальной поглощающей способности.

Известно гибридное транспортное средство с установленным на нем двигателем внутреннего сгорания, имеющим режим остановки, когда транспортное средство движется, и электродвигатель. В таком гибридном транспортном средстве двигатель останавливается в зависимости от режима работы транспортного средства, состояния ходового аккумулятора и т.п., и такие состояния после остановки двигателя отслеживаются, и двигатель внутреннего сгорания запускается по мере необходимости, что повышает топливную экономичность транспортного средства. Таким образом, двигатель работает в прерывистом режиме (или останавливается (глушится) путем прекращения подачи на него топлива) для повышения топливной экономичности. Когда транспортное средство работает с остановленным двигателем, электронный управляющий блок (ЭУБ) определяет, что двигатель остановлен и прекращает (или отсекает) подачу топлива. Когда подача топлива в двигатель прекращена, двигатель все еще обладает некоторой инерцией и его коленчатый вал не сразу прекращает вращение. Если коленчатый вал вращается, то впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются и двигатель, соответственно, засасывает воздух; однако, поскольку топливо в двигатель не подается, выхлоп является обедненным. В этом случае, когда подача топлива прекращена, трехкомпонентный катализатор быстро достигает предела поглощения кислорода и не может осуществлять требуемой очистки выхлопа, когда двигатель будет повторно запущен.

В японской выложенной заявке на патент №2003-083121 раскрыто каталитическое устройство для очистки выхлопа для двигателя внутреннего сгорания, которое может устранить этот недостаток, используя способность катализатора для очистки выхлопа к поглощению кислорода для дальнейшего повышения эффективности очистки. Как указано в этой публикации, устройство очистки выхлопа использует эффект поглощения кислорода катализатором для очистки выхлопа, расположенного в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания, имеющего режим остановки, в котором двигатель внутреннего сгорания остановлен при движении транспортного средства. Устройство очистки выхлопа содержит вычислитель, рассчитывающий поглощение кислорода катализатором, и контроллер соотношения топлива и воздуха в смеси, работающий на основе рассчитанной величины поглощения кислорода, для управления соотношением топлива и воздуха в смеси, поступающей в двигатель внутреннего сгорания. Вычислитель также рассчитывает поглощение кислорода в режиме остановки двигателя, и контроллер соотношения топлива и воздуха на основе рассчитанной вычислителем величины поглощения кислорода в режиме остановки двигателя управляет соотношением топлива и воздуха после отмены этого режима, когда двигатель запускается повторно.

Устройство для каталитической очистки выхлопа позволяет также рассчитать поглощение кислорода в режиме остановки двигателя и позволяет управлять соотношением топлива и воздуха после повторного запуска двигателя на основе способности к поглощению кислорода. Это может уменьшить ухудшение характеристик очистки выхлопа, которое возникает сразу же после повторного запуска двигателя и тем самым дополнительно улучшить характеристики очистки выхлопа. Здесь путем управления соотношением топлива и воздуха сразу же после повторного запуска двигателя можно определить, как меняется соотношение топлива и воздуха в течение заданного периода времени, чтобы воспрепятствовать существенному ухудшению характеристик очистки выхлопа сразу же после повторного запуска двигателя и тем самым дополнительно улучшить характеристики очистки выхлопа.

В вышеуказанной публикации указано, что управление поглощением кислорода трехкомпонентным нейтрализатором осуществляется путем изменения соотношения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания и выходной мощности электродвигателя, при этом прекращение подачи топлива способствует достижению предела поглощения кислорода, и что, когда подача топлива отключена, электродвигатель должен развивать весь крутящий момент, необходимый транспортном средству для движения. Однако в этой публикации ничего не говорится о запахе катализатора. Более конкретно, если при отключенной подаче топлива двигатель повторно запускается без учета системы уменьшения запаха катализатора, двигатель может выпускать выхлопные газы и, как описано выше, генерировать сильный запах катализатора (H₂S).

Настоящее изобретение направлено на устранение вышеописанного недостатка и на создание управляющего устройства для транспортного средства, по меньшей мере, имеющего двигатель внутреннего сгорания в качестве источника движения, которое способно уменьшить запах катализатора, если двигатель работает в прерывистом режиме, когда подачу топлива в двигатель прерывают (или отсекают) при движении транспортного средства. Настоящее изобретение также относится к управляющему устройству, уменьшающему запах катализатора, возникающий, когда остановленный двигатель должен работать на холостом ходу.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения создано управляющее устройство для транспортного средства, имеющего установленный на нем двигатель внутреннего сгорания с выхлопной трубой, снабженной каталитическим устройством для очистки выхлопа. Управляющее устройство для транспортного средства согласно изобретению содержит устройство подачи топлива для подачи топлива, подающее топливо в двигатель внутреннего сгорания; датчик, определяющий и/или прогнозирующий генерирование каталитическим устройством запаха катализатора; прерыватель, временно прерывающий подачу топлива от устройства подачи топлива; и контроллер, управляющий транспортным средством на основе того, было ли вызвано это временное прекращение подачи топлива прерывателем появлением запаха катализатора.

Если каталитическое устройство работает в условиях обогащенной топливовоздушной смеси, то оно может создавать запах катализатора (H₂S), который необходимо уменьшить. В настоящем изобретении, если датчик определяет наличие такого запаха катализатора или прогнозирует появление такого запаха, подача топлива в двигатель внутреннего сгорания временно прекращается (отсекается) (или уменьшается для предотвращения появления запаха катализатора). Это может привести к образованию обедненной топливовоздушной смеси и тем самым уменьшить запах катализатора или предотвратить его появление. Обычно, например, когда двигатель внутреннего сгорания работает на прогрев или на холостом ходу, управление обеднением является неполным, отсечка топлива запрещена и, следовательно, образуется запах катализатора. Соответственно, в предлагаемом управляющем устройстве, если возникает запах катализатора или прогнозируется его появление и прерыватель временно прерывает (или отсекает) подачу топлива в двигатель внутреннего сгорания, котроллер отвергает другие запросы (в вышеприведенном примере - запрос на запрет временной остановки подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания) и управляет двигателем внутреннего сгорания. Таким образом, каталитическое устройство работает в условиях обедненной топливовоздушной смеси и запах катализатора может быть уменьшен или его появление может быть предотвращено. Следовательно, если транспортное средство, имеющее, по меньшей мере, двигатель внутреннего сгорания в качестве источника движения, находится в работе, а подача топлива в двигатель внутреннего сгорания прерывается (отсекается) и изменяется режим работы двигателя внутреннего сгорания, управляющее устройство для транспортных средств согласно настоящему изобретению может уменьшить запах катализатора или предотвратить его появление.

Предпочтительно управляющее устройство для транспортных средств дополнительно содержит устройство для определения, определяющее необходимость прогрева двигателя внутреннего сгорания. Если это устройство определяет, что двигатель необходимо прогреть, то временное прерывание подачи топлива, соответственно, отменяется и прерыватель, с другой стороны, в это время прерывает подачу топлива, а контроллер управляет двигателем внутреннего сгорания так, чтобы изменить приоритет прерывателя, временно прерывающего подачу топлива.

Когда двигатель внутреннего сгорания прогревается, запрет на прерывание подачи топлива приводит к возникновению запаха катализатора. Согласно настоящему изобретению, если возникает запах катализатора или прогнозируется его появление и прерыватель, соответственно, отсекает подачу топлива, контроллер отказывает в запросе на запрет отсечки топлива при прогревании двигателя. Таким образом, каталитическое устройство может работать в условиях обедненной топливовоздушной смеси, и запах катализатора может быть уменьшен или его появление может быть предотвращено.

Более предпочтительно контроллер управляет двигателем внутреннего сгорания для повышения приоритета прерывателя, временно прерывающего подачу топлива, и задерживает возобновление подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания.

Согласно настоящему изобретению, если возникает запах катализатора или прогнозируется его появление и прерыватель отсекает подачу топлива, то контроллер может отвергнуть запрос на запрет отсечки топлива для прогревающегося двигателя и управляет двигателем внутреннего сгорания так, чтобы задержать восстановление подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. Таким образом, каталитическое устройство может работать в условиях обедненной топливовоздушной смеси, и запах катализатора может быть уменьшен или его появление можно предотвратить.

Более предпочтительно устройство для определения определяет необходимость прогрева по температуре хладагента двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением необходимость в прогреве двигателя внутреннего сгорания можно определить по температуре хладагента двигателя внутреннего сгорания.

Более предпочтительно прерыватель временно прерывает подачу топлива на заданный период времени после возникновения условий для прерывания подачи топлива, и, если это временное прерывание подачи топлива вызвано появлением запаха катализатора, контроллер управляет двигателем внутреннего сгорания для уменьшения заданного периода времени до величины меньшей, чем когда временное прерывание подачи топлива вызвано не запахом катализатора.

Если подачу топлива в двигатель внутреннего сгорания отсечь сразу же после возникновения условий для отсечки подачи топлива, то отсечка подачи топлива начинается, например, с открывания электронного дроссельного клапана на большой угол (или с забора большого количества воздуха) или с разгона двигателя внутреннего сгорания до высоких оборотов. Это приводит к шуму и вибрации (ШВ). Соответственно, обычно подачу топлива отсекают через заданный период времени (или период задержки) после возникновения условий для отсечки подачи топлива. В настоящем управляющем устройстве контроллер изменяет этот период времени между отсечкой подачи топлива из-за появления запаха катализатора и отсечкой подачи топлива по другой причине. Более конкретно, если возникает запах катализатора или прогнозируется его появление и, соответственно, подача топлива отсекается, то между возникновением условий для отсечки подачи топлива и фактической отсечкой подачи топлива устанавливается сокращенное время задержки. Электронный дроссельный клапан можно открыть на большой угол, двигатель внутреннего сгорания также работает на высоких оборотах, и двигатель внутреннего сгорания может забрать большое количество воздуха. В результате, каталитическое устройство может быстро начать работать в условиях обедненной топливовоздушной смеси.

Более предпочтительно управляющее устройство для транспортных средств дополнительно содержит оценивающее устройство для оценки степени деградации каталитического устройства, причем, если временное прекращение подачи топлива прерывателем вызвано запахом катализатора, заданный период времени задается тем короче, чем меньше степень деградации каталитического устройства.

Более свежий (менее деградировавший) катализатор имеет большую способность к накоплению серы (S). В соответствии с настоящим изобретением между возникновением условий для отсечки подачи топлива и фактической отсечкой подачи топлива можно ввести еще одну укороченную задержку для ускоренного устранения или предотвращения появления запаха катализатора.

Более предпочтительно контроллер управляет двигателем внутреннего сгорания для задержки остановки двигателя, если прерыватель временно прерывает подачу топлива на основании появления запаха катализатора.

Согласно настоящему изобретению, если, например, выдается команда на остановку двигателя внутреннего сгорания, то подача топлива в двигатель внутреннего сгорания отсекается и динамо-машина (или мотор-генератор), соединенная с двигателем внутреннего сгорания, генерирует энергию и обороты двигателя внутреннего сгорания падают. Если управление транспортным средством осуществляется таким образом, и возникает запах катализатора или прогнозируется его возникновение, и, соответственно, подача топлива отсекается (для уменьшения или предотвращения появления запаха катализатора), падение оборотов двигателя внутреннего сгорания задерживается для задержки остановки двигателя внутреннего сгорания. Это может привести к увеличению периода времени, в течение которого двигатель внутреннего сгорания вращается, не получая топлива. Каталитическое устройство может работать в условиях обедненной топливовоздушной смеси, и запах катализатора можно уменьшить или его появление можно предотвратить.

Более предпочтительно контроллер управляет динамо-машиной для задержки остановки двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с настоящим изобретением, когда двигатель внутреннего сгорания остановлен, динамо-машина (или мотор-генератор), генерирующая крутящий момент, останавливающий вращение двигателя внутреннего сгорания, замедляет обороты двигателя внутреннего сгорания. Мотор-генератором можно управлять так, чтобы задержать остановку двигателя внутреннего сгорания. Это может привести к увеличению периода времени, в течение которого двигатель внутреннего сгорания вращается, не получая топлива. Каталитическое устройство может работать в условиях обедненной смеси, и запах катализатора может быть уменьшен или его появление может быть предотвращено.

Более предпочтительно управляющее устройство для транспортного средства дополнительно содержит датчик воздуха, определяющий количество воздуха, поступившего в двигатель внутреннего сгорания, причем контроллер управляет двигателем внутреннего сгорания для задержки остановки двигателя в соответствии с этим количеством.

Согласно настоящему изобретению, когда отсекается подача топлива в двигатель, количество воздуха, забираемого двигателем, пока он вращается, рассчитывается и остановка двигателя внутреннего сгорания задерживается, пока рассчитанное количество воздуха не будет достаточным для уменьшения запаха катализатора или для предотвращения его возникновения.

Более предпочтительно контроллер управляет двигателем внутреннего сгорания для задержки остановки двигателя, пока количество воздуха, накопленное во времени, не превысит заданную величину.

Согласно настоящему изобретению, когда подача топлива в двигатель отсекается, рассчитывается накопленная величина количества воздуха, отобранного двигателем за то время, пока он вращается, и остановка двигателя внутреннего сгорания задерживается до того момента, когда можно принять решение, что эта накопленная величина достаточна для уменьшения запаха катализатора или предотвращения его появления, чтобы уменьшить запах катализатора или предотвратить его появление.

Более предпочтительно прерыватель временно прерывает подачу топлива до тех пор, пока запах катализатора не прекратит генерироваться.

Согласно настоящему изобретению подача топлива в двигатель отсекается до тех пор, пока не будет получена достаточно обедненная топливовоздушная смесь так, чтобы прекратил генерироваться запах катализатора для уменьшения или прекращения генерирования запаха катализатора.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения создано управляющее устройство для транспортного средства, имеющего установленный на нем двигатель внутреннего сгорания с выхлопной трубой, снабженной каталитическим устройством для очистки выхлопных газов, и динамо-машиной, соединенной с двигателем внутреннего сгорания, для генерирования крутящего момента, останавливающего вращение двигателя внутреннего сгорания. Предлагаемое управляющее устройство для транспортных средств содержит: датчик, определяющий и/или прогнозирующий генерирование запаха катализатора каталитическим устройством; и контроллер, работающий в ответ на появление запаха катализатора, для управления транспортным средством для вращения двигателя внутреннего сгорания динамо-машиной после того, как двигатель остановится.

Если каталитическое устройство работает в условиях обогащенной топливовоздушной смеси, то может появиться запах катализатора (H₂S) и, соответственно, такой запах должен быть уменьшен или его появление должно быть предотвращено. Обычно, если датчик обнаруживает или прогнозирует появление запаха катализатора и, кроме того, действует команда на работу двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу, двигатель внутреннего сгорания продолжает работать на холостом ходу. В таком случае, если непосредственно перед этим количество топлива, подаваемого в двигатель, увеличилось для коррекции, а двигатель работает на холостом ходу, появляется запах катализатора. Если появляется запах катализатора или прогнозируется его появление и соответственно выдана команда на работу двигателя на холостом ходу (для уменьшения запаха катализатора или предотвращения его появления), предлагаемое управляющее устройство имеет контроллер, останавливающий двигатель внутреннего сгорания и позволяющий динамо-машине вращать двигатель внутреннего сгорания для подачи воздуха в двигатель внутреннего сгорания для изменения топливовоздушной смеси с обогащенной на обедненную и затем запускающий двигатель внутреннего сгорания и поддерживающий его работу на холостом ходу. Таким образом, каталитическое устройство может работать в условиях обедненной топливовоздушной смеси и запах катализатора уменьшается или его появление предотвращается. В результате, например, если увеличится количество топлива, подаваемого в двигатель для коррекции, транспортное средство после этого останавливается и выдается запрос на работу на холостом ходу, то управляющее устройство для транспортных средств может уменьшить запах катализатора или предотвратить его появление.

Предпочтительно контроллер управляет транспортным средством для вращения двигателя внутреннего сгорания динамо-машиной в течение, по меньшей мере, заданного времени.

Согласно настоящему изобретению двигатель внутреннего сгорания может приводиться во вращение динамо-машиной, по меньшей мере, в течение заданного времени. Двигатель внутреннего сгорания может отобрать достаточное количество воздуха, чтобы предотвратить появление запаха катализатора.

Более предпочтительно управляющее устройство для транспортного средства дополнительно содержит устройство для определения, определяющее необходимость прогрева двигателя внутреннего сгорания, причем контроллер управляет транспортным средством для пуска и прогрева двигателя внутреннего сгорания после приведения двигателя во вращение динамо-машиной, если устройство для определения определяет, что двигатель должен быть прогрет.

Согласно настоящему изобретению, если двигатель внутреннего сгорания необходимо прогреть, то после остановки двигателя внутреннего сгорания динамо-машина может приводить двигатель внутреннего сгорания во вращение, позволяя каталитическому устройству работать в условиях обедненной топливовоздушной смеси для уменьшения запаха катализатора или предотвращения его появления, и затем двигатель внутреннего сгорания можно запускать и выдерживать на холостом ходу, тем самым прогревая его. Таким образом, предотвращается появление запаха катализатора.

Более предпочтительно датчик определяет и/или прогнозирует, что каталитическое устройство генерирует запах катализатора, когда количество топлива, подаваемого в двигатель внутреннего сгорания, увеличивается для коррекции.

Согласно настоящему изобретению, если в двигатель внутреннего сгорания подается увеличенное количество топлива для повышения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания, каталитическое устройство работает в условиях обогащенной топливовоздушной смеси и, следовательно, выделяет запах катализатора и датчик может определить, что каталитическое устройство выделяет запах катализатора или спрогнозировать его появление.

Эти и другие цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из нижеприведенного подробного описания изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая систему управления гибридным транспортным средством согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - блок-схема управляющей программы, выполняемой ЭУБ двигателя внутреннего сгорания, соответствующим предлагаемому управляющему устройству согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.3 - диаграммы синхронизации при управлении, осуществляемом ЭУБ двигателя, соответствующим управляющему устройству согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - блок-схема управляющей программы, выполняемой ЭУБ двигателя внутреннего сгорания, соответствующим управляющему устройству согласно второму варианту осуществления изобретения;

фиг.5 - карта, хранящаяся в ЭУБ двигателя, соответствующем управляющему устройству согласно второму варианту осуществления изобретения;

фиг.6 - диаграммы синхронизации при управлении, осуществляемом ЭУБ двигателя, соответствующим управляющему устройству согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - блок-схема управляющей программы, выполняемой ЭУБ двигателя, соответствующим управляющему устройству согласно третьему варианту осуществления изобретения;

фиг.8 - диаграммы синхронизации при управлении, осуществляемом ЭУБ двигателя, соответствующим управляющему устройству согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - блок-схема управляющей программы, выполняемой ЭУБ двигателя, соответствующим предлагаемому управляющему устройству согласно четвертому варианту осуществления изобретения.

Описание вариантов настоящего изобретения приводится со ссылками на прилагаемые чертежи. В нижеприведенном описании идентичные компоненты обозначены одними и теми же ссылочными позициями. Они также идентичны по названию и функциям.

Первый вариант осуществления изобретения

На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая систему управления гибридным транспортным средством, в котором использовано управляющее устройство согласно настоящему изобретению. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается гибридными транспортными средствами, показанными на фиг.1, и может быть использовано на гибридных транспортных средствах других моделей. Более того, настоящее изобретение может применяться к конденсатору или другому механизму для хранения энергии, а не к тяговому аккумулятору.

Гибридное транспортное средство содержит привод, выполненный, например, в виде бензинового двигателя, дизельного двигателя или подобного двигателя внутреннего сгорания (далее именуемого просто «двигатель») 120 и мотор-генератора (МГ) 140. Следует отметить, что хотя на фиг.1 для упрощения мотор-генератор 140 представлен в виде электродвигателя 140А и генератора 140В (или мотор-генератора 140В), электродвигатель 140А действует как генератор, а генератор 140В действует как электродвигатель в зависимости от того, как движется транспортное средство.

Двигатель 120 соединен с впускным коллектором 122, снабженным воздухоочистителем 122А, захватывающим пыль, имеющуюся в воздухе; датчиком 122В расхода воздуха, определяющим количество воздуха, прошедшего через воздухоочиститель 122А в двигатель 120, и электронный дроссельный клапан 122С, функционирующий как клапан, регулирующий количество воздуха, поступающего в двигатель 120. Электронный дроссельный клапан 122С снабжен датчиком положения дроссельной заслонки. Электронный управляющий блок (ЭУБ) 280 двигателя принимает данные о количестве воздуха, определенном датчиком 122В расхода воздуха, об угле электронного дроссельного клапана 122С, определенном датчиком положения дроссельной заслонки, и т.п.

Двигатель 120 также соединен с выхлопной трубой 124, которая снабжена трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором 124В, датчиком 124А степени обогащения топливовоздушной смеси, определяющим соотношение (A/F) компонентов топливовоздушной смеси в выхлопных газах, поступающих в трехкомпонентный нейтрализатор, датчиком 124С температуры, определяющим температуру трехкомпонентного нейтрализатора 124В, и глушителем 124D. ЭУБ 280 двигателя принимает данные о соотношении компонентов топливовоздушной смеси в выхлопе, поступающем в трехкомпонентный нейтрализатор 124В, определенном датчиком 124А, о температуре трехкомпонентного нейтрализатора 124В, определенной датчиком 124С и т.п.

Следует отметить, что датчик 124А соотношения компонентов топливовоздушной смеси является полнодиапазонным (или линейным) датчиком, генерирующим выходное напряжение, пропорциональное соотношению компонентов топливовоздушной смеси, сгораемой в двигателе 120. Следует отметить, что датчик 124А соотношения компонентов топливовоздушной смеси может быть кислородным датчиком, представляющим через включение/выключение обедненную или обогащенную топливовоздушную смесь, сгораемую в двигателе 120, относительно стехиометрического соотношения компонентов топливовоздушной смеси. Более того, ЭУБ 280 двигателя принимает сигнал, представляющий температуру хладагента двигателя 120, от датчика, который ее определяет.

Гибридное транспортное средство также содержит коробку передач 180, принимающую мощность, генерируемую двигателем 120 и мотор-генератором 140, и передающую ее на ведущее колесо 160, и передающую вращение ведущего колеса 160 в двигатель 120 и мотор-генератор 140, устройство распределения мощности (например, планетарную зубчатую передачу) 200, разделяющее мощность, генерируемую двигателем 120, и распределяющее ее на две ветви, соответствующие приводному колесу 160 и генератору 140В, тяговый аккумулятор 220, заряжаемый мощностью для привода мотор-генератора, инвертор 240, преобразующий постоянный ток тягового аккумулятора 220 и переменный ток электродвигателя 140А и генератора 140В для управления током, блок управления аккумулятором (далее именуемый электронный управляющий блок или ЭУБ аккумулятора) 260, управляющий зарядом и разрядом тягового аккумулятора, ЭУБ 280 двигателя, управляющий работой двигателя 120, ЭУБ_МГ 300, управляющий мотор-генератором 140 и ЭУБ аккумулятора 260, инвертором 240 и т.п., в соответствии с состоянием гибридного транспортного средства (ГТС), ЭУБ_ГТС 320, управляющий ЭУБ 260 аккумулятора, ЭУБ 280 двигателя, ЭУБ_МГ 300 и т.п., совместно управляющие гибридной системой для наиболее эффективной эксплуатации гибридного транспортного средства, и т.п.

В настоящем варианте воплощения между тяговым аккумулятором 220 и инвертором 240 установлен конвертор 242, поскольку тяговый аккумулятор 220 имеет номинальное напряжение ниже, чем у электродвигателя 140А и мотор-генератора 140В и, соответственно, когда тяговый аккумулятор 220 подает питание на электродвигатель 140А и мотор-генератор 140В, конвертор 242 повышает напряжение. Конвертор 242 имеет встроенный сглаживающий конденсатор, который заряжается, когда конвертор 242 выполняет операцию повышения напряжения.

Хотя на фиг.1 каждый ЭУБ показан отдельно, два или более ЭУБ могут быть объединены друг с другом. (Например, как показано на фиг.1, штриховой линией, ЭУБ_МГ 300 и ЭУБ_ГТС 320 интегрированы друг с другом).

В устройстве 200 распределения мощности используется планетарная передача для разделения и тем самым распределения мощности двигателя 120 как на приводное колесо 160, так и на мотор-генератор 140В. Управляя частотой вращения мотор-генератора 140В, устройство 200 распределения мощности также действует как бесступенчатая трансмиссия. Когда двигатель 120 вращается, он создает крутящий момент, который, в свою очередь, принимается водилом (С) планетарной передачи и затем передается солнечным зубчатым колесом (S) на мотор-генератор 140В и зубчатым венцом (R) на электродвигатель и выходной вал (к ведущему колесу 160). При остановке вращения двигателя 120 продолжающий вращаться двигатель 120 обладает кинетической энергией, которая преобразуется мотор-генератором 140В в электроэнергию для уменьшения частоты вращения двигателя 120.

Когда гибридное транспортное средство, имеющее гибридную систему согласно фиг.11, движется задним ходом, движется с низкой скоростью и т.п., и двигатель 120 работает с низкой эффективностью, мотор-генератор 140 и электродвигатель 140А сами приводят в движение гибридное транспортное средство, а когда это транспортное средство, например, движется нормально, устройство 200 распределения мощности разделяет и распределяет мощность двигателя 120 на две ветви для прямого привода ведущего колеса 160 с одной стороны и для привода генератора 140 с другой стороны для выработки электроэнергии, которая используется для привода электродвигателя 140А, который помогает приводить ведущее колесо 160. Кроме того, когда транспортное средство движется с высокой скоростью, тяговый аккумулятор 220 также подает энергию на электродвигатель 140А, позволяя электродвигателю 140А развивать повышенную мощность, чтобы подавать дополнительную мощность на ведущее колесо 160. Наоборот, когда транспортное средство замедляется, электродвигатель 140А, приводимый в движение ведущим колесом 160, работает как генератор для выработки электроэнергии, которая запасается в тяговом аккумуляторе 220. Следует отметить, что, если тяговый аккумулятор 220 разряжен и требует зарядки, выходная мощность двигателя 120 увеличивается и увеличивается количество электроэнергии, вырабатываемой генератором 140В для ускорения зарядки тягового аккумулятора 220. Разумеется, двигателем 120 можно управлять так, чтобы улучшить ходовые качества транспортного средства по мере необходимости, когда транспортное средство движется с малой скоростью, например, когда тяговый аккумулятор требует зарядки, требуется включить кондиционер воздуха или подобное вспомогательное устройство, когда температура хладагента двигателя 120 внутреннего сгорания повысилась до установленной величины и/или т.п.

Более того, в зависимости от рабочего состояния транспортного средства, тягового аккумулятора 220 и т.п. гибридное транспортное средство с гибридной системой согласно фиг.1 останавливает двигатель 120 внутреннего сгорания для улучшения топливной экономичности. Рабочее состояние транспортного средства, состояние тягового аккумулятора 220 и т.п. после этого также проверяются, и двигатель 120 внутреннего сгорания повторно запускается. Таким образом, двигатель 120 работает прерывисто, и характер его работы отличается от обычного транспортного средства (имеющего лишь один установленный на нем двигатель) тем, что в обычном транспортном средстве после поворота ключа зажигания в положение START для пуска двигателя двигатель не останавливается до тех пор, пока ключ не будет повернут в положение АСС (аккумулятор) или OFF (выключено).

В настоящем варианте осуществления двигатель 120 останавливается для повышения топливной экономичности и, например, если ЭУБ_ГТС 320 выдает команду на ЭУБ 280 двигателя на остановку двигателя 120, то подача топлива в двигатель 120 сразу же прекращается. Хотя двигатель не получает топлива, он все еще обладает инерцией и вращение его коленчатого вала прекращается постепенно. Если коленчатый вал вращается, то впускной и выпускной клапаны открываются, и двигатель 120, соответственно, потребляет воздух, хотя в двигатель не подается топливо и, следовательно, выхлоп является обедненным.

В настоящем варианте осуществления управляющее устройство отличается тем, что, когда запрашивается прогрев двигателя 120, а отсечка подачи топлива в двигатель 120 запрещена, двигатель 120 работает и принимается решение о снижении запаха катализатора (переходе на обедненную топливовоздушную смесь); причем запрет на отсечку топлива прерывается, чтобы отсечь подачу топлива и получить обедненную топливовоздушную смесь, создающую соответствующий состав выхлопных газов. Запрет отсечки подачи топлива управляется ЭУБ 280 двигателя. Однако управление отсечкой подачи топлива может осуществляться и другим ЭУБ.

Как показано на фиг.2, согласно настоящему изобретению предлагается управляющее устройство, реализованное, например, в виде ЭУБ 280 двигателя, исполняющего программу, имеющую описанную ниже управляющую структуру.

На этапе S100 ЭУБ 280 двигателя определяет, следует ли включить режим борьбы с запахом катализатора. Следует отметить, что, когда в двигатель 120 подается увеличенное количество топлива для повышения его выходной мощности, двигатель 120 работает на обогащенной топливовоздушной смеси. Кроме того, топливо подается в увеличенном количестве для защиты трехкомпонентного нейтрализатора 124В от деградации. Более конкретно, обедненная топливовоздушная смесь уменьшает удельную теплоту смеси и, следовательно, смесь сгорает при более высокой температуре и, соответственно, трехкомпонентный нейтрализатор 124В имеет повышенную внутреннюю температуру, что может являться фактором, приводящим к его тепловой деградации. Соответственно, для коррекции увеличивают количество топлива и тем самым обогащают топливовоздушную смесь, защищая трехкомпонентный нейтрализатор 124 В от тепловой деградации. Если после такой коррекции не последует достаточного периода времени, принимается решение о переходе в режим борьбы с запахом катализатора и устанавливается (задается) соответствующий флаг. Если после коррекции следует достаточный период времени, такое решение не принимается и соответствующий флаг снимается (убирается). Следует отметить, что решение о переходе или непереходе в этот режим не ограничивается решением, описанным выше. Если принимается решение о переходе в этот режим (ДА на S100), то процесс переходит к этапу S102. В противном случае (НЕТ на S100) процесс возвращается к этапу S100.

На этапе S102 ЭУБ двигателя 120 определяет, требуется ли прогревать двигатель. Более конкретно, ЭУБ двигателя 120 принимает сигнал от датчика температуры хладагента и, если сигнал показывает, что температура хладагента ниже, чем пороговое значение, ЭУБ двигателя 120 определяет, что двигатель нужно прогреть и задает (устанавливает) флаг прогрева двигателя, а если сигнал показывает, что температура хладагента равна или превышает заданное пороговое значение, ЭУБ двигателя 120 определяет, что прогрева двигателя не требуется и, соответственно, убирает (снимает) этот флаг. Следует отметить, что решение о необходимости прогрева двигателя не ограничено описанным выше решением. Если флаг установлен и принимается решение о прогреве двигателя (ДА на S102), процесс переходит к этапу S104. В противном случае (НЕТ на S102) процесс переходит к этапу S106.

На этапе S104 ЭУБ двигателя 120 сбрасывает флаг запроса на прогрев двигателя для отсечки подачи топлива, чтобы включить режим борьбы с запахом катализатора. Таким образом, вместо прогрева двигателя этому режиму присваивается более высокий приоритет и, соответственно, подача топлива отсекается для получения обедненной смеси и, соответственно, уменьшения запаха катализатора.

На этапе S106 ЭУБ двигателя 120 отсекает подачу топлива для включения режима борьбы с запахом. Так, если прогрев двигателя не запрашивается, принимается решение о немедленном переходе в этот режим и, соответственно, подача топлива отсекается для создания обедненной смеси и, соответственно, уменьшения запаха катализатора.

На этапе S108 ЭУБ двигателя определяет, завершен ли этот режим. Более конкретно, например, рассчитывается накопленная величина количества воздуха, потребленного двигателем, после отсечки подачи топлива, и, если эта накопленная величина превышает заданное значение, принимается решение о том, что этот режим завершен, а если накопленная величина не превышает заданное значение, принимается решение о продолжении работы в этом режиме. Когда принимается решение о завершении этого режима (ДА на этапе S108), процесс переходит к этапу S110. В противном случае (НЕТ на этапе S108) процесс возвращается к этапу S108 и управляющее устройство ожидает принятия решения о завершении режима.

На этапе S110 ЭУБ двигателя 120 устанавливает флаг запроса на прогрев двигателя.

Согласно вышеописанной конфигурации и блок-схеме представленный вариант управляющего устройства или ЭУБ 280 двигателя управляет двигателем 120 для работы, как будет описано ниже со ссылками на фиг.3, представляющую графики синхронизации. Следует отметить, что далее со ссылками на фиг.3 перед временем t (11), в целях иллюстрации, флаг запроса на прогрев двигателя установлен.

Если гибридное транспортное средство движется, например, на подъем и водитель нажимает на педаль акселератора в течение периода с t (11) до t (13), чтобы двигатель 120, например, развил дополнительную мощность, то двигатель 120, соответственно, увеличивает обороты NE и тем самым вырабатывает повышенную мощность. При этом в двигатель 120 для коррекции подается дополнительное количество топлива в период между t (11) и t (13).

Таким образом, трехкомпонентный нейтрализатор 124В работает в условиях обогащенной топливовоздушной смеси, и, соответственно, требуется режим борьбы с запахом катализатора. Соответственно, в момент t (12) устанавливается флаг режима борьбы с запахом катализатора и принимается решение о переходе в этот режим (ДА на этапе S100).

Когда транспортное средство заканчивает движение на подъем и продолжает движение по ровному участку или по спуску, водитель отпускает педаль акселератора и большое тяговое усилие больше не нужно, поэтому теперь разрешена отсечка подачи топлива в двигатель 120. В этом состоянии необходим режим борьбы с запахом катализатора (ДА на этапе S100), а также необходим прогрев двигателя (ДА на этапе S102). В этом случае обычно устанавливается флаг запроса на прогрев двигателя и устанавливается более высокий приоритет запрету отсечки подачи топлива, а подача топлива в двигатель 120 не отсекается. Как показано на фиг.3, в период от t (14) до t (15) (штриховая линия), флаг запроса на прогрев двигателя остается установленным и подача топлива не отсекается.

Согласно настоящему изобретению, наоборот, флаг запроса на прогрев двигателя сбрасывается (как показано на фиг.3 в момент t (14) падающим сегментом сплошной линии) для отсечки топлива для режима борьбы с запахом катализатора, когда с момента t (13) разрешена отсечка подачи топлива в двигатель 120. Таким образом, подача топлива в двигатель 120 отсекается (как показано на фиг.3 в момент t (14) подъемом сегмента сплошной линии), и трехкомпонентный нейтрализатор 124В работает в условиях обедненной топливовоздушной смеси для уменьшения запаха катализатора.

С момента t (14) датчик 122В расхода воздуха определяет количество воздуха, отобранного двигателем, и, если его накопленная величина превышает заданное значение, принимается решение, что режим достаточно обедненной смеси успешно выполнен и этот режим завершен (ДА на этапе S108). Это соответствует моменту t (15). В момент t (15) временно сброшенный флаг запроса на прогрев двигателя вновь устанавливается (S110). Таким образом, для прогрева двигателя 120 двигатель 120 включается на холостой ход и с момента t (15) на него возобновляется подача топлива и постепенно растут обороты двигателя, и в момент t (16) двигатель набирает холостые обороты.

Таким образом, согласно настоящему варианту осуществления изобретения создано управляющее устройство или ЭУБ двигателя, которое, если установлен флаг запроса на прогрев двигателя, и, таким образом, двигатель должен прогреваться, и также установлен флаг режима борьбы с запахом катализатора, и необходимо войти в режим борьбы с запахом катализатора, то когда разрешена отсечка подачи топлива в двигатель, флаг запроса на прогрев двигателя сбрасывается (или запрет на отсечку топлива для прогрева двигателя временно отменяется), чтобы можно было отсечь подачу топлива. Это позволяет трехкомпонентному нейтрализатору работать в условиях обедненной топливовоздушной смеси, тем самым уменьшая запах катализатора. После этого, если этот режим успешно выполнен, то он заканчивается, а подача топлива в двигатель возобновляется, и двигатель набирает обороты, приблизительно соответствующие оборотам холостого хода для прогрева. Таким образом, если временно возрастает подача топлива и трехкомпонентный нейтрализатор начинает работать в условиях обогащенной смеси, запрет на отсечку подачи топлива вновь может быть приостановлен для получения обедненной смеси и тем самым уменьшения запаха катализатора.

Второй вариант осуществления изобретения

Согласно второму варианту настоящего изобретения создано управляющее устройство, описанное ниже. В этом варианте также описывается управление гибридным транспортным средством, имеющим ту же блок-схему управления, которая была описана выше для первого варианта осуществления изобретения. Соответственно, описание этой блок-схемы опускается.

Настоящий вариант отличается своевременным началом отсечки подачи топлива на холостых оборотах.

Как показано на фиг.4, согласно настоящему варианту осуществления изобретения создано управляющее устройство, реализованное, например, в форме ЭУБ 280 двигателя, исполняющего программу, имеющую управляющую структуру, описанную ниже.

На этапе S200 ЭУБ 280 двигателя определяет, имеется ли запрос на отсечку подачи топлива на холостом ходу (или когда педаль акселератора не нажата). Это решение принимается, например, на основании того, установлен или сброшен флаг запроса на отсечку подачи топлива, что определяется ЭУБ_ГТС 320 по различным параметрам транспортного средства, двигателя 120 и т.п. Следует отметить, что решение о наличии запроса на отсечку подачи топлива на холостом ходу не ограничено описанным выше. Если обнаруживается запрос на отсечку подачи топлива на холостом ходу (ДА на этапе S200), то процесс переходит к этапу S202. В противном случае (НЕТ на этапе S200) процесс возвращается к этапу S200 и управляющее устройство ожидает приема такого запроса.

На этапе S202 ЭУБ 280 двигателя определяет, следует ли включить режим борьбы с запахом катализатора. Этот этап идентичен этапу S100 на фиг.2. Если ЭУБ 280 двигателя определяет такую необходимость (ДА на этапе S202), процесс переходит к этапу S204. В противном случае (НЕТ на этапе S202) процесс переходит к этапу S206.

На этапе S204 ЭУБ 280 двигателя рассчитывает время задержки отсечки подачи топлива на холостых оборотах. Для этого ЭУБ 280 двигателя 1) задает время задержки = 0, 2) рассчитывает время задержки на основе степени Cmax для деградации трехкомпонентного нейтрализатора 124В и т.п. На фиг.5 показана карта, используемая при расчете задержки отсечки подачи топлива на основе степени Cmax. На фиг.5 горизонтальная ось представляет степень Cmax. Большее значение Cmax означает свежий катализатор, а меньшее значение Cmax означает менее свежий (или более деградировавший) катализатор. Более свежий катализатор имеет большую способность к хранению компонента серы (S). Соответственно, для лучшего уменьшения запаха катализатора вводится сокращенная задержка отсечки подачи топлива.

На этапе 3206 ЭУБ 280 двигателя рассчитывает время задержки отсечки подачи топлива, например, равное 1000 мс, которое является более длительным периодом, чем рассчитанное на этапе S204. Время задержки отсечки подачи топлива, рассчитанное на этапе S204 короче, чем время, рассчитанное на этапе S206. Более конкретно, когда требуется перейти в режим борьбы с запахом катализатора, задержка отсечки подачи топлива короче, чем когда такого режима не требуется. Наоборот, когда этот режим не требуется, то для уменьшения шума и вибрации эту задержку рассчитывают более длительной, чем когда требуется этот режим.

В соответствии с вышеописанной конфигурацией и блок-схемой управляющее устройство или ЭУБ 280 двигателя согласно настоящему варианту управляет двигателем 120, как будет описано ниже со ссылками на фиг.6, где представлен график синхронизации. Следует отметить, что для иллюстрации в нижеприведенном описании со ссылками на фиг.6 перед моментом t (21) флаг запроса на отсечку подачи топлива на холостых оборотах установлен (ДА на этапе S200).

Если гибридное транспортное средство движется, например, на подъем и водитель нажимает педаль акселератора в период с момента t (21) по момент t (23), например, для увеличения мощности двигателя 120, двигатель 120, соответственно, повышает обороты и тем самым развивает повышенную мощность. При этом в двигатель 120 подается увеличенное количество топлива для коррекции в соответствии с периодом с t (21) по t (23).

Таким образом, трехкомпонентный нейтрализатор 124В работает в условиях обогащенной смеси, и, соответственно, необходим режим борьбы с запахом катализатора. Соответственно, в момент t (22) устанавливается флаг режима борьбы с запахом катализатора и принимается решение о переходе на этот режим (ДА на этапе S202).

Когда транспортное средство заканчивает движение на подъем и движется по ровному участку или по спуску, водитель отпускает педаль акселератора и высокое тяговое усилие больше не требуется, и теперь разрешается отсечка подачи топлива в двигатель 120 при холостых оборотах (в момент t (24)). В этом состоянии требуется режим борьбы с запахом катализатора (ДА на этапе 202).

В этом случае, обычно с момента t (24), дается период времени t, приблизительно равный 1000 мс, для задержки отсечки подачи топлива, и при наступлении этого момента t (25) подача топлива отсекается для снижения шума и вибраций. Как показано на фиг.6 штриховой линией, с момента t (25) по момент t (27) подача топлива отсечена. Таким образом, обороты двигателя сначала падают (или электронный дроссельный клапан закрывается), а затем подача топлива отсекается и шум и вибрации уменьшаются. Однако для борьбы с запахом катализатора такой режим не подходит.

В настоящем изобретении, наоборот, когда отсечка подачи топлива в двигатель 120 на холостых оборотах или в момент t (24) разрешена, подача топлива отсекается сразу же (без задержки по этапу S204). Как показано на фиг.6, в период с момента t (24) по момент t (26), показанный сплошной линией, подача топлива отсечена. Это позволяет начать отсечку топлива при открытом электронном дроссельном клапане 122С, и за короткое время двигатель 120 может принять большое количество воздуха. Более того, отсечка подачи топлива может начинаться при высоких оборотах двигателя, и за короткое время двигатель 120 может принять большое количество воздуха. Таким образом, трехкомпонентный нейтрализатор 124В может быстро перейти в условия работы при обедненной смеси и войти в режим борьбы с запахом катализатора.

Следует отметить, что согласно настоящему изобретению для остановки двигателя 120 с момента t (24) к двигателю 120 прилагается обратный крутящий момент мотор-генератора, чтобы быстро понизить обороты двигателя.

Таким образом, согласно настоящему изобретению создано управляющее устройство или ЭУБ двигателя, которое при установленном флаге запроса на отсечку подачи топлива на холостых оборотах отсекает подачу топлива с задержкой, более короткой, чем обычно. Отсечка подачи топлива начинается при открытом на большой угол электронном дроссельном клапане и при высоких оборотах двигателя так, чтобы двигатель 120 мог принять большое количество воздуха. Таким образом, трехкомпонентный нейтрализатор может быстро перейти в условия работы при обедненной смеси и тем самым уменьшить запах катализатора. В результате, если количество топлива временно возрастет, заставляя трехкомпонентный нейтрализатор работать в условиях обогащенной смеси, отсечка подачи топлива начнется быстрее, чем обычно, когда разрешена отсечка подачи топлива на холостых оборотах. Это позволяет быстро обеднить топливовоздушную смесь и раньше уменьшить запах катализатора.

Третий вариант осуществления изобретения

Согласно третьему варианту настоящего изобретения создано управляющее устройство, описанное ниже. В этом варианте также описано управление гибридным транспортным средством, имеющим ту же блок-схему управления, которая была описана выше для первого варианта. Соответственно, описание этой блок-схемы опускается.

Настоящий вариант осуществления отличается тем, что когда подача топлива отсечена, количество принятого воздуха учитывается для получения накопленной величины и принятия решения на ее основании о необходимости отсечки подачи топлива (остановки двигателя).

Как показано на фиг.7, согласно настоящему варианту создано управляющее устройство, реализованное в форме ЭУБ 280 двигателя, исполняющего программу, имеющую описанную ниже структуру.

На этапе S300, когда необходимо перейти в режим борьбы с запахом катализатора, ЭУБ 280 определяет, не происходит ли в данный момент работа в этом режиме. На этом этапе, как было описано в отношении предыдущего варианта, когда транспортное средство движется, подача топлива в двигатель 120 прерывается (или отсекается), чтобы топливо не поступало в двигатель 120, и двигатель потребляет воздух, чтобы обеднить топливовоздушную смесь и чтобы трехкомпонентный нейтрализатор 124В работал в условиях перехода от обогащенной к обедненной смеси для уменьшения запаха катализатора (Н₂S). Если принимается решение, что этот режим уже введен (ДА на этапе S300), процесс переходит к этапу S302. В противном случае (НЕТ на этапе S300) процесс возвращается к этапу S300 и система управления ожидает, пока не будет введен в действие этот режим.

На этапе S302 ЭУБ 280 двигателя определяет, меньше ли количество Ga потребленного и накопленного воздуха, чем заданная величина А. Более конкретно, в начале отсечки подачи топлива, ЭУБ 280 двигателя начинает накапливать данные о количестве воздуха (представленном массой), потребленного в единицу времени, определяемом датчиком 122В расхода воздуха, и рассчитывает полученную накопленную величину как количество Ga воздуха, отобранного и накопленного, пока подача топлива отсечена. Пороговая величина А является накопленной величиной, представляющей количество воздуха, которое необходимо, чтобы трехкомпонентный нейтрализатор 124В избавился от запаха катализатора. Если величина Ga меньше, чем пороговая величина А (ДА на этапе S302), процесс переходит к этапу S304. В противном случае (НЕТ на этапе S302) процесс переходит к этапу S306.

На этапе S304 ЭУБ 280 двигателя устанавливает флаг, запрещающий остановку двигателя. Таким образом, подача топлива продолжает отсекаться. Далее процесс возвращается к этапу S302, и осуществляется проверка, меньше ли величина Ga пороговой величины А.

На этапе S306 ЭУБ 280 двигателя сбрасывает этот флаг. Если возникает другое условие для остановки двигателя 120 и флаг сброшен, то ЭУБ_ГТС 320 выдает команду на ЭУБ 280 двигателя на остановку двигателя 120. Таким образом, двигатель 120 останавливается.

Согласно вышеописанной конфигурации и блок-схеме управляющее устройство согласно настоящему изобретению, или ЭУБ 280 двигателя, управляет двигателем 120 так, как будет описано ниже со ссылками на фиг.8, представляющую собой график синхронизации.

Если гибридное транспортное средство движется, например, на подъем и водитель нажимает педаль акселератора в течение периода времени с момента t (31) до момента t (33), чтобы двигатель 120, например, развил повышенную мощность, то двигатель 120, соответственно, увеличивает обороты и тем самым вырабатывает повышенную мощность. При этом в двигатель 120 для коррекции в период с момента t (31) до момента t (33) поступает увеличенное количество топлива.

Трехкомпонентный нейтрализатор 124В работает в условиях обогащенной топливовоздушной смеси, и, соответственно, требуется режим борьбы с запахом катализатора. Соответственно, в момент t (32) устанавливается флаг режима борьбы с запахом катализатора, и, когда транспортное средство преодолеет подъем и начнет движение по ровному участку по спуску, водитель отпускает педаль акселератора и большое тяговое усилие больше не требуется, и теперь разрешена отсечка подачи топлива в двигатель 120 (с момента t (34)). В момент t (34) начинается отсечка подачи топлива в двигатель 120 (ДА на этапе S300) и начинается подсчет количества воздуха (представленного массой) за единицу времени по показаниям датчика 122В расхода воздуха, которое вычисляется как количество Ga воздуха, отобранного и накопленного, пока подача топлива отсечена. Как показано на фиг.8, величина Ga постепенно растет с момента отсечки подачи топлива или с момента t (34).

Обычно количество Ga не сравнивают с пороговой величиной А и вместо этого в зависимости от того, как движется транспортное средство (например, если скорость ниже 65 км/ч), двигатель 120 останавливают. Например, как показано на фиг.8, двигатель 120 останавливают в момент t (35). Предполагается, что количество Ga меньше пороговой величины А и, прежде, чем будет достигнуто количество воздуха, достаточное для включения режима борьбы с запахом катализатора, отсечку топлива прерывают и двигатель 120 останавливают (когда удовлетворено другое условие для остановки двигателя) (как показано на фиг.8 в момент t (35) сегментами штриховой линии, соответствующими отсечке подачи топлива и флагу запрета на остановку двигателя). Таким образом, запах катализатора нельзя достаточно уменьшить.

Согласно настоящему изобретению количество Ga сравнивают с пороговой величиной А и, если количество Ga достигает пороговой величины А (НЕТ на этапе S302), двигатель 120 отбирает достаточно воздуха, а трехкомпонентный нейтрализатор 124В продолжает работать в условиях топливовоздушной смеси, остающейся достаточно обедненной, чтобы не появлялся запах катализатора, прерывают отсечку топлива и останавливают двигатель 120 (когда другое условие для остановки двигателя удовлетворено) (как показано на фиг.8 в момент t (35) сегментами штриховой линии, соответствующими отсечке подачи топлива и флагу запрета на остановку двигателя). Таким образом, можно достаточно уменьшить запах катализатора. Поэтому трехкомпонентный нейтрализатор 124В может быстро перейти на работу в условиях обедненной смеси и войти в соответствующий режим борьбы с запахом катализатора.

Таким образом, согласно настоящему варианту осуществления изобретения создано управляющее устройство, или ЭУБ двигателя, которое при отсечке подачи топлива в двигатель 120, применяемой как режим борьбы с запахом катализатора, подсчитывает количество воздуха, отобранного двигателем, и до того, пока такая накопленная величина не достигнет величины, достаточной для уменьшения запаха катализатора, двигатель не останавливается, а когда это количество достигнет такой величины, двигатель останавливается. Трехкомпонентный нейтрализатор может работать в условиях достаточно обедненной топливовоздушной смеси для уменьшения запаха катализатора. В результате, если временно увеличится количество топлива и трехкомпонентный нейтрализатор, соответственно, будет работать в условиях обогащенной смеси, то подача топлива может быть отсечена до тех пор, пока не будет отобрано такое количество воздуха, которое достаточно для режима борьбы с запахом катализатора. Таким образом, можно получить выхлоп, образованный достаточно обедненной смесью, и тем самым уменьшить запах катализатора.

Четвертый вариант осуществления изобретения

Согласно четвертому варианту настоящего изобретения создано управляющее устройство, описанное ниже. В этом варианте также описано управление гибридным транспортным средством, имеющим такую же блок-схему, которая описана выше для первого варианта. Соответственно, описание этой блок-схемы опускается.

Настоящий вариант отличается тем, что, если для коррекции увеличивается количество топлива, подаваемого в двигатель 120 до того, как двигатель останавливается, и транспортное средство останавливается, двигатель 120 глушится и прокручивается (т.е. вращается мотор-генератором).

Как показано на фиг.9, согласно этому варианту осуществления изобретения создано управляющее устройство, реализованное в форме, например, ЭУБ 280 двигателя, исполняющего программу, которая имеет описанную ниже управляющую структуру.

На этапе S400 ЭУБ 280 двигателя определяет различные состояния двигателя 120 и различные состояния транспортного средства. Более конкретно, ЭУБ 280 двигателя определяет обороты двигателя 120, скорость V транспортного средства, количество воздуха, потребляемого двигателем 120, количество топлива, потребляемого двигателем 120, корректирующее увеличение подаваемого количества топлива для защиты трехкомпонентного нейтрализатора 124В от деградации, для повышения мощности и т.п., и соотношение топлива и воздуха в смеси, определяемое датчиком 124А соотношения топлива и воздуха, температуру трехкомпонентного катализатора, определяемую датчиком температуры 124С и т.п. Более того, ЭУБ 280 двигателя также может определять изменения во времени этих считанных величин и накапливать эти считанные величины для определения их накопленных во времени значений. Более того, ЭУБ 280 может быть выполнен с возможностью определения, установлен или сброшен флаг запроса на самостоятельную работу (или работу на холостом ходу), принимаемый от ЭУБ_ГТС 320, установлен или сброшен флаг запроса на остановку двигателя и т.п.

На этапе S402 ЭУБ 280 двигателя определяет, имеется ли запрос на самостоятельную работу. Такое решение принимается, когда ЭУБ_ГТС 320 передает такой установленный запрос. Более того, ЭУБ 280 двигателя также может принять это решение, когда температура хладагента двигателя ниже заданной величины и, соответственно, необходима операция прогрева двигателя. Более того, ЭУБ 280 двигателя сможет также определять то, что режим обучения ISC не завершен и, соответственно, запрашивается самостоятельная работа. В нижеприведенном описании предполагается, что транспортное средство после этого останавливается. Если принимается решение о наличии запроса на самостоятельную работу (ДА на этапе S402), процесс переходит к этапу S404. В противном случае (НЕТ на этапе S402) процесс переходит к этапу S420.

На этапе S404 ЭУБ 280 двигателя определяет, имеются ли статистические данные, указывающие на работу с увеличенным количеством топлива. Предпочтительно такое решение принимается, когда после такой статистики прошел короткий период времени. Если такое решение принимается (ДА на этапе S404) процесс переходит к этапу S406. В противном случае (НЕТ на этапе S404) процесс переходит к этапу S412.

На этапе S406 ЭУБ 280 двигателя останавливает двигатель 120. После этого подача топлива в двигатель 120 отсекается и коленчатый вал двигателя не вращается, если он не прокручивается, как будет описано ниже.

На этапе S408 ЭУБ 280 двигателя применяет мотор-генератор 140 для прокрутки двигателя 120. Более конкретно, ЭУБ 280 двигателя выдает запрос на ЭУБ_ГТС 320 на работу мотор-генератора в качестве электродвигателя для прокрутки двигателя 120.

На этапе S410 ЭУБ 280 двигателя определяет, истек ли заданный период времени с момента прокрутки двигателя 120. Когда двигатель 120 заглушен (или прекратилась подача топлива в двигатель 120) и он прокручивается, коленчатый вал двигателя 120 вращается, а впускные и выпускные клапаны открываются и закрываются для забора воздуха в двигатель 120. Это позволяет обеднить смесь и трехкомпонентный нейтрализатор 124В работает в условиях обедненной смеси для уменьшения запаха катализатора. Более того, заданным периодом времени является период, позволяющий подать достаточное количество воздуха для уменьшения запаха катализатора. Например, длительность этого периода задается такой, чтобы количество Ga отобранного и накопленного воздуха, как описано для третьего варианта, превысило пороговую величину А. Если принимается решение, что заданный период времени с момента начала прокрутки двигателя 120 истек (ДА на этапе S410), процесс переходит к этапу S412. В противном случае (НЕТ на этапе S410) двигатель прокручивают, пока не истечет заданный период времени.

На этапе S412 ЭУБ 280 двигателя задает самостоятельную работу двигателя 120 (или его работу на холостом ходу). На этапе S420 ЭУБ 280 двигателя останавливает двигатель 120.

Если количество топлива, подаваемого в двигатель 120, увеличивается для коррекции и после этого проходит недостаточный период времени и т.п., и, соответственно, необходимо уменьшить запах катализатора, и имеется также запрос на самостоятельную работу, то самостоятельная работа начинается не сразу же, а, вместо этого, двигатель глушится и прокручивается в течение заданного периода времени. Таким образом, трехкомпонентный нейтрализатор может работать в условиях достаточно обедненной смеси, чтобы уменьшить запах катализатора. В результате, если произошло временное увеличение подачи топлива и поэтому трехкомпонентный нейтрализатор работает в условиях обогащенной смеси, то двигатель прокручивают до тех пор, пока не будет отобрано достаточно воздуха для режима борьбы с запахом катализатора. Таким образом, можно получить выбросы, образовавшиеся в результате сгорания обедненной смеси, и обеспечить уменьшение запаха катализатора.

Хотя настоящее изобретение было описано и проиллюстрировано в деталях, следует понимать, что это описание и иллюстрации приведены лишь в качестве примера и не ограничивают идею и объем изобретения, которые определены прилагаемой формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано в транспортных средствах, снабженных двигателями внутреннего сгорания с выхлопной трубой, каталитическим устройством для очистки выхлопных газов, устройством подачи топлива и динамо-машиной. Управляющее устройство содержит датчик, определяющий и/или прогнозирующий генерирование каталитическим устройством запаха катализатора, прерыватель подачи топлива, контроллер, устройство определяющее необходимость прогрева двигателя, оценивающее устройство, датчик воздуха для определения количества воздуха, поступающего в двигатель. Изобретение позволяет уменьшить сильный запах катализатора. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула