動力輸出裝置、混合動力輸出裝置及其控制方法以及混合動力車輛的制作方法

專利名稱：動力輸出裝置、混合動力輸出裝置及其控制方法以及混合動力車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種設置于包括燃燒室或類似物的發動機中的動力輸出裝置，和一種包括發動機和電動發電機的混合動力輸出裝置。而且，本發明也涉及一種控制該發動機的方法、一種控制該混合動力輸出裝置的方法，以及一種包括上述混合動力輸出裝置的混合動力車輛。
背景技術：
為了凈化發動機排出的氣體，提供一種具有合適的催化劑的排氣凈化裝置。這種排氣凈化裝置，例如特別是三元催化裝置，能夠去除有害物質，例如CO、NOx、HC等，并且這樣不引起所謂的環境污染。
在該三元催化裝置中，必需注意的是催化劑的劣化。這是因為催化劑劣化不能得到催化裝置去除有害物質的有效作用。已知當一種情況是催化劑周圍大氣達到一個較高的溫度，或另一種情況為催化劑周圍的氧氣過量時，這種催化劑劣化通常趨向更頻繁地發生。還已知，如果這兩種情況同時發生，則催化劑劣化相當大地被加速。考慮到排氣凈化裝置安裝在排氣管的中部，該排氣管直接與發動機相連，換句話說，與稀薄空氣相連，所以其中后一種情況，即大氣中有過量氧氣，與空氣/燃料混合物變稀(即，相對理想空氣/燃料比，空氣量相對大于燃料量的情況)基本上具有相同的意義。
順便提及，依據一種解釋，在這種大氣中發生催化劑劣化的原因如下所考慮構成催化劑的鉑顆粒在大氣中大量增加并減小它們的表面積，從而降低了廢氣與催化劑的接觸機會。
如上所述的催化劑劣化，或促進這種劣化的環境的出現，可能經常發生。例如，在典型汽油機或類似物中，為了改善燃料燃燒、防止過載或類似情況，有時執行燃料切斷控制(或僅稱作“燃料切斷”，“F/C”，或類似名稱)。在這種情況下，空氣/燃料混合物中的燃料的比例降低而空氣的比例增加，從而上述稀薄空氣出現。因此，如果在這種情況下沒有采取對策，則加速了催化劑的劣化。
為了解決這一問題，例如日本專利申請中公開號為Hei 8-144814所示，在典型發動機的前提下，為了不使催化劑接觸稀薄空氣，盡管這樣提供一種方法，即如果催化劑的溫度高于預定值，則禁止執行燃料供給停止控制或類似控制。
順便提及，已知排氣凈化裝置也安裝在所謂混合動力輸出裝置上，該混合動力輸出裝置具有上述發動機和電動發電機裝置并嘗試具有它們之間的功能性聯接，例如公開號Hei 9-47094的日本專利申請、公開號2000-324615的日本專利申請等所示。在這種混合動力輸出裝置中，可以執行如公開號為Hei 8-144814的日本專利申請所述的控制。
然而，如上述公開號為Hei 8-144814的日本專利申請或類似專利中所公開的，在用于防止催化劑劣化的對策中依然存在一些不充分的要點。這特別適用于上述混合動力輸出裝置。
在這種混合動力輸出裝置中，通過使用電動發電機裝置作為發電機給電池充電，該發電機通過發動機的驅動力而轉動；或者通過使用包含在電動發電機裝置中專門的發電機給電池充電，該發電機取決于必要時所需的運轉狀況。而且，通過使用電動發電機裝置作為從電池得到電源并轉動的電動機，或者通過使用包含在電動發電機裝置內的專門的電動機，驅動軸獨立轉動或和發動機一起轉動。這類動力輸出裝置廣義上歸類于并聯混合系統和串聯混合系統。在前一系統中，驅動軸由發動機的輸出的一部分和電動發電機裝置的驅動力而轉動。在后一系統中，發動機的輸出僅用于通過電動發電機裝置充電，并且由電動發電機裝置的驅動力轉動驅動軸。
在如上所述的混合動力輸出裝置中，發動機的作用相對減小，因而可能實現顯著的效果，例如降低燃料消耗、降低廢氣中有害物質的濃度等。
然而，同時，從催化劑劣化的角度看，存在混合動力輸出裝置中可能發生不希望的狀況的可能性。如上所述，這是因為如果通過電動發電機裝置和發動機的共同作用轉動驅動軸，則發動機有時間歇運轉。在這種情況下，發動機運轉以至于，在特定運轉周期之后，發動機暫時進入停機周期，然后又進入運轉周期。在這種情況下，尤其在從運轉周期到停機周期過渡的過渡時間點，因為燃料噴射一旦停止，空氣量就相對增加。這意味著稀薄空氣出現，所以可能加速催化劑劣化。而且，在相同時間點，確定地存在發動機的怠速期，并且由于怠速基本不可能使空氣流限制于排氣管，所以存在出現更稀薄空氣的可能性。
如上所述，混合動力輸出裝置可能出現問題，即由于每次經過從運轉周期到停機周期過渡的過渡時間點加速了催化劑劣化而增加廢氣中有害物質的濃度。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種動力輸出裝置和一種混合動力輸出裝置，該裝置能夠有效地抑制可能發生在發動機停止時且特別當發動機間歇運轉或類似情況時的催化劑的劣化，也提供一種控制該裝置的方法和設置有上述混合動力輸出裝置的混合動力車輛。
本發明的以上目的可以通過第一動力輸出裝置實現，該第一動力輸出裝置設置有一個包括燃燒室的發動機；一個用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；一個用于通過催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；和一個控制裝置，它用于控制燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，作為一種用于在發動機停止時阻止催化劑劣化的控制，其中燃料供給停止處理為停止燃料的供給并且燃料增加處理為從當前狀態的燃料量增加燃燒室中的燃料量。
依據本發明的第一動力輸出裝置，設置有用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；和用于控制此裝置的控制裝置，控制裝置能夠控制燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，作為一種用于在發動機停止時阻止催化劑劣化的控制，其中燃料供給停止處理為停止燃料的供給并且燃料增加處理為從當前狀態的燃料量增加燃燒室中的燃料量。
據此，當發動機停止時，例如，尤其在發動機的間歇運轉中從運轉周期到停機周期(即，停止或怠速時期)過渡的過渡時間點，比過渡時間點之前更大量的燃料被送進燃燒室。即，空氣/燃料混合物中的燃料的比例增加。由此，從燃燒室排出的氣體變得富油。
因此，依據本發明，構成用于凈化氣體的排氣凈化裝置的催化劑沒有接觸到稀薄空氣。而且，這適用于發動機怠速運轉的時間點。即，即使通過該怠速運轉空氣進入排氣管，如果通過燃料增加處理的燃料增加量是適當的，或如果執行燃料增加處理的每個時間點和停止發動機的過程是適當的，或諸如此類，則可減小催化劑接觸稀薄空氣的危險。
如上所述，依據本發明，有效地阻止加速催化劑劣化成為可能。
在本發明的第一動力輸出裝置的一個方面中，控制裝置控制燃料供給裝置以致燃料供給停止處理的開始時間點與停止發動機的處理的開始時間點一致。
依據這一方面，燃料供給停止處理和停止發動機的處理基本上同時被執行，并因此在燃料增加處理之后執行停止發動機的處理。據此，即使通過執行停止發動機的處理發動機怠速運轉并且從而狀態變得使得空氣被送進排氣管，進入排氣管的氣體也是富油的，因為依據這一方面發動機的燃燒室內部已經處于富油的大氣中。因此，如上所述，依據這一方面，可能預先確定并適當地避免如催化劑接觸稀薄空氣的這種狀態。
順便提及，如果愿意的話，本發明可采取從停止發動機的處理的開始時間點延遲燃料供給停止處理的開始時間點的構造，取代該方面的構造。
在本發明的第一動力輸出裝置的另一方面中，控制裝置控制燃料供給裝置以依據催化劑的溫度執行燃料增加處理。
依據這個方面，結合本發明在燃料增加處理之后的燃料供給停止處理是根據催化劑的溫度被執行。考慮到越高的溫度下催化劑的劣化加速越快，所以這使執行這種控制成為可能，即如果催化劑的溫度高于預定溫度閾值，則執行上述處理，并且如果催化劑的溫度沒有超過預定溫度閾值，則不執行上述處理。如上所述，根據這個方面，有效地抑制催化劑劣化成為可能。
在這方面，可以構造控制裝置來控制燃料供給裝置，從而如果催化劑的溫度高于預定溫度閾值則執行燃料增加處理。
根據這種結構，僅當發動機停止并在催化劑的溫度高于預定溫度閾值的情況時，在上述燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理。例如，預定溫度閾值可以具體地設置為大約700攝氏度(℃)。
如上所述，通過限制結合本發明在燃料增加處理之后的燃料供給停止處理僅當催化劑在高溫時執行，可能有效地抑制催化劑劣化的過程。
而且，根據這方面，如果催化劑在相對低的溫度下，結合本發明的上述一系列處理不被執行，這意味著燃料增加處理不被執行，所以可能節省僅僅這些處理所需的燃料。順便提及，即使結合本發明的上述一系列處理不被執行，因為催化劑處于相對較低的溫度的情況下，催化劑劣化也不會被加速。
而且，根據燃料增加處理之后的燃料供給停止處理，當發動機停止時可能發生過渡延遲(因為無論停止時間如何，燃料只增加一次)，因此可能這會影響動力輸出裝置安裝在其上的車輛的運動或類似行為。然而，根據這方面，該處理的執行被限制在催化劑在高溫的情況，所以盡可能的防止這一問題的發生是可能的。
在本發明的第一動力輸出裝置的另一方面，控制裝置控制燃料供給裝置從而使燃料供給停止處理的開始時間點在燃料增加處理的開始時間點之后兩至三秒鐘。
根據這方面，通過把燃料增加處理的開始時間點和燃料供給停止處理的開始時間點之間的時間長度優選地設置為兩至三秒鐘，有效地阻止催化劑劣化成為可能，同時預先避免在停止發動機時的過渡延遲并進一步地避免對動力輸出裝置安裝在其上的車輛的運動特性或類似特性的影響。即，如果執行燃料增加處理不足兩秒，則在某種程度上大大改善了稀薄空氣，這加速了催化劑劣化；而另一方面，如果超過3秒執行燃料增加處理，則將很大地影響在停止發動機時的過渡延遲。
本發明的以上目標可以通過第二動力輸出裝置來實現，該第二動力輸出裝置設置有一個包括燃燒室的發動機；一個用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；一個用于通過催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；和一個控制裝置，它用于控制燃料供給裝置以根據催化劑的溫度和發動機的發動機轉數來執行停止把燃料供給到燃燒室的燃料供給停止處理，作為一種用于在停止發動機時阻止催化劑劣化的控制。
根據本發明的第二動力輸出裝置，它設置有用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；和用于控制該裝置的控制裝置，控制裝置可以控制燃料供給裝置以根據催化劑的溫度和發動機轉數來執行停止把燃料供給到燃燒室的燃料供給停止處理，作為一種用于在停止發動機時阻止催化劑劣化的控制。
這里，“根據催化劑的溫度和發動機的發動機轉數”的措辭具體地并優選地表示催化劑的溫度很低并且發動機轉數(即旋轉速度或轉動速度)很高的情況，或特別是催化劑的溫度很高并且發動機轉數很低的情況，或類似情況。也就是說，在本發明中，在這些情況下停止到燃燒室的燃料供給。
據此，首先，當催化劑在低溫時，即使發動機轉數相對較高(即，如果發動機轉速相對較高)也停止燃料供給；其次，當催化劑在高溫時，只要發動機轉數沒有變得相對較低(即，只要發動機轉速沒有變得相對較低)便不停止燃料供給。特別是，它們中的后者中“發動機轉數變得很低”表示由于發動機怠速運轉空氣排放減小，從而即使燃料供給停止處理在達到這一狀態后被執行，也可能預先阻止催化劑接觸稀薄空氣。換句話說，在本發明中，避免最糟糕的狀況成為可能，該最糟糕的狀況即，在催化劑在高溫環境的情況下，也就是，作為下面所述的又一個不利狀況，已關系到加速催化劑劣化的情況下，催化劑接觸稀薄空氣。由此，通過本發明盡可能的防止催化劑劣化的加速成為可能。
順便提及，根據本發明中催化劑溫度和發動機轉數執行燃料供給停止處理，但在一些情況下，僅根據后一因素，即發動機轉數，執行該處理。
在本發明中的第二動力輸出裝置的一個方面，控制裝置控制燃料供給裝置，從而如果發動機轉數低于預定發動機轉數閾值則執行燃料增加處理。
根據這方面，如果發動機轉數低于預定發動機轉數閾值，則執行燃料供給停止處理。因此，如果發動機轉數閾值被優選地設定，則當發動機轉數充分減小時停止燃料供給，并因此只有相對少量的空氣進入排氣管，從而顯著減小了催化劑接觸稀薄空氣的危險。
順便提及，除了關注發動機轉數的這方面，如果采取一個方面，即只有催化劑的溫度高于預定溫度閾值才執行燃料供給停止處理(也就是，只有發動機轉數低于預定值并且催化溫度高于預定值才執行燃料供給停止處理的一個方面)，如上所述，則盡可能的阻止催化劑劣化的加速成為可能。
在本發明中第二動力輸出裝置的另一方面，控制裝置控制燃料供給裝置從而當停止發動機時在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，該燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室中的燃料量。
根據這方面，除了在燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理之外，這是上述本發明的第一動力輸出裝置的特點，在執行停止發動機的處理之后結合發動機轉數執行燃料供給停止處理。換句話說，這是具有本發明第一和第二動力輸出裝置的兩種構造的一個方面。因此，能夠使催化劑周圍大氣更加富油，因此更可能抑制催化劑劣化的過程。
本發明的以上目的可以通過第三動力輸出裝置而實現，該第三動力輸出裝置設置有一個包括燃燒室的發動機；一個用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；一個用于通過催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；和一個控制裝置，它用于控制至少燃料供給裝置從而使催化劑周圍大氣中燃料的比例大于大氣中空氣的比例，作為一種用于在停止發動機時阻止催化劑劣化的控制。
根據本發明第三動力輸出裝置，設置有用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；和用于控制該裝置的控制裝置，該控制裝置可以控制至少燃料供給裝置從而使催化劑周圍大氣中燃料的比例大于大氣中空氣的比例，作為一種用于在停止發動機時阻止催化劑劣化的控制。
據此，當停止發動機時，使催化劑周圍大氣控制為富油的。這使防止催化劑接觸稀薄空氣變得可能。因此，由本發明也可能阻止催化劑劣化。
順便提及，為了以這種方法控制空氣/燃料比，除了控制燃料供給裝置之外，如果需要，例如，控制裝置還可以控制用于把空氣供給到燃燒室的進氣裝置。
本發明的以上目的可以通過第四動力輸出裝置而實現，該第四動力輸出裝置設置有一個包括燃燒室的發動機；一個用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；一個用于通過催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；一個用于調節流入催化劑的空氣量的空氣量調節裝置；和一個控制裝置，如果催化劑的溫度高于預定溫度閾值，它用于控制燃料供給裝置以執行停止燃料供給的燃料供給停止處理并用于控制空氣量調節裝置以減小調節流入催化劑的空氣量，作為一種用于在停止發動機時阻止催化劑劣化的控制。
根據本發明第四動力輸出裝置，設置有用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；和用于控制該裝置的控制裝置。作為一種用于阻止催化劑劣化的控制，該控制裝置控制燃料供給裝置以執行上述燃料供給停止處理并且還控制空氣量調節裝置，例如怠速控制(ISC)閥，以調節空氣量。通過使由于發動機怠速運轉而送進排氣管的空氣具有相對較少的量并進一步地通過空氣量調節裝置使空氣處于上流一側而不是催化劑上，可能顯著減小使催化劑接觸稀薄空氣的危險并更有效的并盡可能的阻止催化劑劣化。
更特別地，例如，在該控制裝置的控制下，用于調節在怠速運轉中的空氣量的ISC閥被關閉并且通過可變氣門正時(VVT)機構延遲(推遲)進氣閥的關閉正時，其中該ISC閥是進氣系統中空氣量調節裝置的一個例子并為了避開節氣閥而安置在進氣通道上，該可變氣門正時機構是進氣系統中空氣量調節裝置的另一個例子。這使供給到燃燒室的空氣具有相對較小的量成為可能。作為另一種選擇地，除此之外或代替這種方法，電動發電機重新發電，該電動發電機是進氣系統中空氣量調節裝置的又一個例子。這降低發動機的轉數。由于這些，可能使由于發動機怠速運轉而送進排氣管的空氣具有相對較小的量。
而且，在該控制裝置的控制下，排氣系統的氣門，例如沒有被說明的安置在排氣管下游的廢氣再循環(EGR)閥，可能被關閉，該廢氣再循環閥是排氣系統中空氣量調節裝置的一個例子。這將增加排氣管內的壓力。作為另一種選擇地，除此之外或代替這種方法，排氣節氣閥的開啟量可能被固定，該排氣節氣閥是排氣系統中空氣量調節裝置的又一個例子。這使發動機內的空氣再循環成為可能。由于這些，可能使由于發動機怠速運轉而送進排氣管的空氣保持在上流一側而不是催化劑上。
綜上所述，顯著降低了催化劑接觸稀薄空氣的危險。
根據第四動力輸出裝置，通過使由于發動機怠速運轉而送進排氣管的空氣具有相對較小的量和使空氣保持在上流一側而不是三元催化裝置上，空氣量調節裝置調節流入催化劑的空氣量，所以可能盡可能的抑制由于發動機怠速運轉使空氣被強制送入并因此不可避免地增加了空氣/燃料比。
特別地，根據第四動力輸出裝置，如果催化劑在相對較低的溫度，則結合本發明的上述一系列處理不被執行。順便提及，即使如上所述上述一系列處理不被執行，也不表示催化劑劣化的過程，因為在該種情況下催化劑在相對較低的溫度。另一方面，考慮到催化劑溫度越高，劣化加速越快，所以如果催化劑的溫度高于預定溫度閾值則執行一系列處理。如上所述，根據這方面，更有效地抑制催化劑劣化成為可能。
綜上所述，效率更高、效果更好并盡可能的阻止催化劑劣化成為可能。
在本發明的第四動力輸出裝置的一個方面，控制裝置控制燃料供給裝置以在執行燃料增加處理后執行燃料供給停止處理，該燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量。
根據這方面，控制裝置控制燃料供給裝置以在執行上述燃料增加處理后執行燃料供給停止處理而使空氣/燃料混合物變得富油并控制空氣量調節裝置來調節空氣量，作為一種在停止發動機時防止催化劑劣化的控制。
也就是說，空氣量調節裝置不僅可以使由于發動機怠速運轉而強制送進排氣管的空氣具有相對較小的量并使空氣保持在上流一側而不是三元催化裝置上，而且可以在停止發動機處理之前執行燃料增加處理以提前降低空氣/燃料比。
而且，根據這方面，如果催化劑在相對較低溫度，則不執行結合這方面的上述一系列處理，這意味著不執行燃料增加處理，所以可能節省僅僅這些處理所需的燃料。順便提及，即使不執行結合本發明的上述一系列處理，催化劑劣化也不會加速，因為在該情況下催化劑在相對較低的溫度。
而且，根據在燃料增加處理后的燃料供給停止處理，可能當發動機停止時發生過渡延遲(因為無論停止時間如何燃料增加一次)，并因此可能這會影響動力輸出裝置安裝在其上的車輛的運動或類似行為。然而，根據這方面，將處理的執行限制在催化劑處于高溫的情況，所以盡可能的防止這一問題的發生成為可能。
本發明的以上目的可以通過第五動力輸出裝置而實現，該第五動力輸出裝置設置有一個包括燃燒室的發動機；一個用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；一個用于通過催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；一個用于調節流入催化劑的空氣量的空氣量調節裝置；和一個控制裝置，它用于控制燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理并用于控制空氣量調節裝置以減小調節流入催化劑的空氣量，作為一種用于在停止發動機時阻止催化劑劣化的控制，其中燃料供給停止處理為停止燃料的供給并且燃料增加處理為從當前狀態的燃料量增加燃燒室中的燃料量。
根據本發明第五動力輸出裝置，設置有用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；和用于控制該裝置的控制裝置。該控制裝置控制燃料供給裝置以在執行上述燃料增加處理之后執行上述燃料供給停止處理從而使空氣/燃料混合物變得富油并控制空氣量調節裝置，例如上述ISC閥，來調節空氣量，作為一種用于停止發動機時阻止催化劑劣化的控制。通過使用空氣量調節裝置使由于發動機怠速運轉而送進排氣管的空氣具有相對較小的量并且進一步地使空氣保持在上流一側而不是催化劑上，可能顯著降低催化劑接觸稀薄空氣的危險并更有效并盡可能的防止催化劑劣化。
特別地，根據第五動力輸出裝置，不僅通過在停止發動機的處理之后執行燃料增加處理而提前降低空氣/燃料比，而且空氣量調節裝置調節流進催化劑的空氣量，所以盡可能的抑制由于發動機怠速運轉而強制送入空氣并因此不可避免地增加空氣/燃料比成為可能。
在本發明的第一、第二、第四或第五動力輸出裝置的另一方面，進一步設置有氧濃度傳感器，用于測量或估計在催化劑上游的排氣系統中的氧氣的濃度；和空氣/燃料比存儲裝置，用于當發動機停止時存儲排氣系統中的空氣/燃料比，控制裝置控制燃料供給裝置，從而通過反饋-學習由空氣/燃料比存儲裝置儲存的在發動機以前的或過去的停止時間的空氣/燃料比來校正燃料增加處理中燃料增加量。
根據這方面，更深層次地開發正常運轉下的燃料噴射量校正，根據基本或完全恒定的空氣/燃料比(A/F)的試驗值或估計值來校正燃料增加量，該空氣/燃料比(A/F)的試驗值或估計值用氧濃度傳感器、空氣/燃料比傳感器或類似物，在發動機的以前或過去的停止時間測量或估計。也就是說，通過反饋-學習校正在發動機停止之前的燃料增加處理中的燃料增加量，在該反饋-學習中空氣/燃料比的試驗值或估計值被用作輸入信息，從而在停止發動機時實現精確的空氣/燃料比控制。因此，顯著降低催化劑接觸稀薄空氣的危險并更有效地防止催化劑劣化成為可能。本文中，為了消除空氣/燃料比的變化，燃料增加量的校正是校正相對于燃料噴射量設定的燃料增加量，該燃料噴射量最初由發動機轉數和發動機負荷所確定。更特別地，燃料增加量的校正為通過反饋-學習而校正，在該反饋-學習中用氧濃度傳感器、空氣/燃料比傳感器或類似物測量或估計的空氣/燃料比的試驗值或估計值被作為輸入信息。特別是，如果空氣/燃料比從理想值偏離到稀薄的一邊，則燃料增加量被校正為增加的一邊。順便提及，空氣/燃料比的理想值可以在從“10”至“20”的適當的范圍內。另一方面，如果空氣/燃料比從理想值偏離到富油的一邊，則燃料增加量被校正為減少的一邊。如果空氣/燃料比為理想值，則不執行任何校正。
尤其是，根據這方面，相對于正常運行，具有這樣獨特的特點，即在停止發動機時的精確的空氣/燃料比控制可以不受由發動機的怠速操作或怠速運轉中空氣/燃料比變化的影響而實現，在怠速運轉中通常存在不希望的因素。
特別地，在怠速操作中，分別與正常操作中相比，燃料噴射量和進氣量相對很小。一般地，在實際空氣/燃料混合物中包含的燃料量受附著于燃料噴射閥的燃料附著量(沉積燃料量)、溫度和燃料噴射閥的外加電壓等的影響。燃料噴射量變得越小，影響就越容易，所以僅僅校正燃料增加處理中的燃料增加量不能夠消除空氣/燃料比的變化，該校正由上述的正常操作中的燃料噴射量的校正而進行，因為那將引起理想空氣/燃料混合物中包含的燃料量和實際空氣/燃料混合物中包含的燃料量之間的很大差值，所以很難或不可能實現精確的空氣/燃料比控制。以同樣的方法，因為發動機怠速運轉中不噴射燃料，所以很難或不可能實現精確的空氣/燃料比控制。如果執行上述的燃料噴射量的校正，因為存在與正常運轉中不同的因素而不能充分地消除空氣/燃料比的變化。例如，在直噴式汽油機中，從燃料噴射閥泄漏的燃料流入排氣系統。該從燃料噴射閥泄漏的燃料不均勻地分布并且它的量隨時間而變化。另一方面，在進氣口噴射汽油機中，因為燃料噴射閥放置在進氣口，所以附著于進氣口的燃料流入排氣管。該附著于進氣口的燃料量受進氣口的燃料附著量和進氣閥的燃料附著量的影響，但燃料附著量總是隨著時間而變化。
通常由于意外因素，空氣/燃料混合物中包含的實際燃料量隨時間而變化導致空氣/燃料比的變化。根據這方面，不受空氣/燃料比變化的影響，通過反饋-學習來校正在發動機停止后燃料增加處理中的燃料增加量，在該反饋-學習中空氣/燃料比的試驗值或估計值用作輸入信息，從而在停止發動機時實現精確的空氣/燃料比控制。因此，顯著降低催化劑接觸稀薄空氣的危險并更有效地防止催化劑劣化成為可能。
順便提及，根據這方面，當燃料增加時并隨后當停止發動機時，空氣/燃料比不會變得過于富油，所以當燃料增加并當重新起動發動機時HC和CO的排放幾乎不增加或根本不增加。
在本發明的第一、第二、第四或第五動力輸出裝置的另一方面中，進一步提供了通告裝置，用于通告駕駛員燃料增加處理中的燃料增加量是否大于預定上限值或是否小于預定下限值。
根據這方面，在這種空氣/燃料比控制中，即通過根據以前或過去的發動機停止時間的空氣/燃料比來校正燃料增加處理中的燃料增加量而實現在停止發動機時的精確空氣/燃料控制，判斷燃料增加處理中的燃料增加量是否在閾值的預定范圍內，并基于該判斷，能夠檢測排氣和進氣系統中的故障并通告給駕駛員。這里，名詞“排氣和進氣系統中的故障”表示由于排氣系統中的小裂縫或類似物而導致的廢氣泄漏或空氣流入，以及燃料附著量(沉積燃料量)的增加或來自進氣系統中的燃料噴射閥的燃料泄漏。特別地，它表示由排氣管或類似物的小裂縫或者由氧濃度傳感器的連接部分的不完全密封或類似情況而導致的催化劑上游上的廢氣泄漏或空氣流入，以及它表示附著于進氣口和進氣閥的燃料的燃料附著量的增加，或者排氣系統中在燃料噴射閥不工作時間時所泄漏的燃料的停滯。
在該判斷中，特別是如果燃料增加處理中的燃料增加量大于預定上極限值，則檢測到在排氣系統中存在由小裂縫或類似物所導致的泄漏。另一方面，如果燃料增加處理中的燃料增加量小于預定下極限值，則檢測到進氣系統中燃料附著量增加或者從燃料噴射閥有燃料泄漏。
更具體地，成為可能的是通過應用空氣/燃料比控制可以檢測在發動機的正常操作中不能檢測到的排氣系統中的故障，例如不完全密封。特別地，即使有故障，如小裂縫和不完全密封，也不影響空氣/燃料比，因為在發動機正常操作中空氣不流進排氣系統，所以不可能由例如氧濃度傳感器或類似物檢測到該故障。而且，因為在例如不完全密封的故障出現時的排氣聲與正常操作時相同，所以駕駛員不能明顯地了解它們的差異。另一方面，在發動機怠速運轉或怠速操作中，與正常操作時相比較，燃料噴射量和進氣量相對較小，或不噴射燃料。這里，如果執行超出反饋-學習的空氣/燃料比控制，則檢測發生在排氣和進氣系統中的故障成為可能。
所以，當空氣/燃料比變得過度稀(這意味著高度稀薄)時，不僅通過空氣/燃料比控制增加燃料增加量，而且，如果該燃料增加量大于預定上極限值，則執行超出反饋-學習的空氣/燃料比控制，從而檢測出排氣系統中的故障，例如不完全密封。這使預先防止由釋放到空氣中的廢氣而引起的空氣污染成為可能，該廢氣沒有在發動機正常操作中經過催化劑。更具體地，催化劑具有99.9％或更高的凈化百分比，所以即使0.1％的廢氣沒有經過催化劑而釋放到空氣中，也可能避免最糟糕的情況，即為正常車輛兩倍或更多倍的HC、CO或NOX被釋放。
以同樣的方式，當空氣/燃料比變得過度濃(這意味著高度富油)，不僅通過空氣/燃料比控制減少燃料增加量，而且，如果該燃料增加量小于預定下極限值，則執行超出反饋-學習的空氣/燃料比控制，從而檢測出進氣系統中的故障，例如從燃料噴射閥泄漏燃料。這使預先防止空氣污染、催化劑凈化百分比的劣化或類似情況成為可能。尤其是，在直噴式汽油機中，當發動機停止很長時間，在燃料噴射閥不工作時泄漏的燃料停滯在排氣系統中，并且當發動機在冷溫下起動時該燃料不經催化劑凈化而釋放到空氣中。然而，這一故障的檢測使預先防止空氣污染變為可能。另一方面，在進氣口噴射汽油機中，如果附著于進氣口和進氣閥的燃料附著量增加，則當發動機加速時它變得稀薄，或當發動機減速時變得富油，從而使催化凈化百分比變差。然而，這一故障的檢測使預先防止這種劣化變為可能。
如上所述，判斷在空氣/燃料比控制中校正的燃料增加量是否在閾值的預定范圍內，并基于該判斷結果，檢測排氣和進氣系統中的故障并向駕駛員通告，從而使預先防止空氣污染、催化凈化百分比的劣化等成為可能。
本發明的以上目的可以通過在上述第一、第二、第三、第四和第五動力輸出裝置(包括它們各自方面)中的混合動力輸出裝置來實現，進一步設置有能夠通過使用發動機輸出的至少一部分而產生電力并能夠通過驅動軸輸出驅動力的電動發電機裝置。
根據本發明的混合動力輸出裝置，設置有通過發動機輸出而產生電力并通過驅動軸輸出驅動力的電動發電機裝置。根據它們之中的后一特征，驅動軸的轉動通過電動發電機裝置來實現，并且它也可通過上述發動機(并聯混合系統)來實現，從而即使發動機的輸出很低，通過構成電動發電機裝置的電動機的輔助也可能獲得充分的驅動力。根據前一特征(電力的產生)，通過發動機的輸出實現電池充電成為可能，從而在相當長的時期內不需要提供專門的充電時期，通過構成關于驅動軸的電動發電機裝置的電動機實現驅動力的應用(串聯混合系統)成為可能。
無論如何，通過相對地降低發動機排放廢氣的作用，可能提供限制燃料消耗量并不導致所謂的環境污染的動力輸出裝置。
在本發明的混合動力輸出裝置的一個方面中，發動機執行間歇運轉，而且發動機的停止時間包括在間歇運轉中從運轉周期到停機周期的過渡時間點。
根據這方面，發動機執行間歇運轉。也就是說，發動機運轉以致在特定的運轉周期之后發動機進入暫時停機周期，然后又進入運轉周期。據此，抑制發動機的燃料消耗成為可能，并且因為發動機的絕對廢氣量減少，可能減少排放到外面的有害物質的絕對量。
順便提及，在這種情況下，發動機從運轉周期到停機周期的過渡，或反向過渡，作為整體，在動力輸出裝置的運轉時期中通常被多次執行。據此，由在背景技術中所描述的邏輯，催化劑劣化可能被多次加速。
然而，特別在這方面中，發動機的停止時期包括間歇運轉中從運轉周期到停機周期的過渡時間點。也就是說，在該過渡時間點，執行結合本發明在燃料增加處理后的燃料供給停止處理，或降低發動機轉數之后的燃料供給停止處理，所以即使多次執行過渡時間點，也不會通過僅僅這些處理加速催化劑劣化。
本發明的以上目的可以通過控制包括燃燒室的發動機的第一方法來實現，提供有燃料增加處理，在停止發動機時從當前狀態增加燃燒室內的燃料量；和燃料供給停止處理，在停止發動機時燃料增加處理之后停止供給燃料。
根據控制本發明的發動機的第一方法，在燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，所以如具有上述本發明第一動力輸出裝置那樣，不使催化劑接觸稀薄空氣的情況下盡可能的防止催化劑劣化過程成為可能。
本發明的以上目的可以通過控制包括燃燒室的發動機的第二方法來實現，提供有燃料供給停止處理，該處理在停止發動機時，根據用于凈化從燃燒室排出氣體的催化劑溫度和發動機的發動機轉數，停止把燃料供給到燃燒室。
根據控制本發明的發動機的第二方法，如具有上述本發明第二動力輸出裝置那樣，如果催化劑的溫度很高并且發動機轉數很低，則執行燃料供給停止處理，從而可能避免最糟糕的情況，即，作為下列又一種不良狀態，在催化劑劣化容易加速的高溫環境下催化劑接觸稀薄空氣。由此，甚至由本發明，可能盡可能的防止加速催化劑劣化。
本發明的以上目的可以通過控制包括燃燒室的發動機的第三方法來實現，提供有在停止發動機時相對于大氣中空氣的比例增加催化劑周圍大氣中燃料的比例的處理。
根據本發明的控制發動機的第三種方法，如具有上述本發明第三動力輸出裝置那樣，執行相對于大氣中空氣的比例增加催化劑周圍大氣中燃料的比例的處理，從而不使催化劑接觸稀薄空氣的情況下盡可能的防止催化劑劣化的過程成為可能。
本發明的以上目的可以通過控制包括燃燒室的發動機的第四方法來實現，提供有燃料供給停止處理，即，如果催化劑溫度高于預定溫度閾值，則在停止發動機時停止供給燃料；以及同燃料供給停止處理一起減少流入催化劑的空氣量的處理。
根據本發明的控制發動機的第四方法，如具有上述本發明第四動力輸出裝置那樣，如果催化劑的溫度很高，則同燃料供給停止處理一起執行減少流入催化劑的空氣量的處理，從而可能避免最糟糕的情況，即，作為下列又一種不良狀態，在催化劑劣化容易加速的高溫環境下催化劑接觸稀薄空氣。由此，甚至由本發明，可能盡可能的防止加速催化劑劣化。
本發明的以上目的可以通過控制包括燃燒室的發動機的第五方法來實現，提供有燃料增加處理，在停止發動機時從當前狀態增加燃燒室內燃料量；燃料供給停止處理，在燃料增加處理之后停止供給燃料；以及同燃料供給停止處理一起減少流入催化劑的空氣量的處理。
根據控制本發明的發動機的第五方法，在燃料增加處理之后同燃料供給停止處理一起執行減少流入催化劑的空氣量的處理，所以顯著降低催化劑接觸稀薄空氣的危險并更有效地和盡可能的防止催化劑劣化過程成為可能，如具有上述本發明第五動力輸出裝置那樣。
本發明的以上目的可以通過混合動力車輛來實現，提供有上述的本發明的混合動力輸出裝置(包括它的不同方面)；混合動力輸出裝置安裝在其上的車輛主體；和安裝在車輛主體上并通過驅動軸輸出的驅動力而驅動的車輪。
根據本發明的混合動力車輛，設置有上述的本發明的混合動力輸出裝置，從而可能抑制催化劑劣化。
結合下面簡要描述的附圖，本發明的本質、實用性和另外的特點將從下列關于本發明的優選實施例的詳細描述中變得更加清楚。


圖1為本發明的一個實施例中混合動力車輛的動力系統的結構圖；圖2為解釋該實施例中混合動力車輛的基本操作的特性圖；圖3為在該實施例中混合動力車輛高速穩定行駛情況下的特性圖；圖4為表示該實施例中混合動力車輛的電池和電動機驅動電路的結構的電路圖；圖5為該實施例中發動機結構的結構示意圖；圖6為表示在第一實施例中通過執行使空氣/燃料混合物變得富油的空氣/燃料比控制而防止催化劑劣化的操作流程的流程圖；圖7A至圖7C為表示通過圖6所示的進行的步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖7A表示發動機轉數隨時間的變化，圖7B表示根據時間空氣/燃料比的變化，以及圖7C表示作為圖7B的對照例的空氣/燃料比的變化；圖8表示在本發明第二實施例中當發動機停止時通過根據發動機轉數或類似條件優選地設定燃料供給停止處理的執行期而防止催化劑劣化的操作流程的流程圖；圖9A和圖9B為表示通過圖8所示的進行的步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖9A表示發動機轉數隨時間的變化，而圖9B表示根據時間空氣/燃料比的變化；圖10為表示在本發明第三實施例中通過當發動機停止時執行使空氣/燃料混合物變得富油并調節空氣量的空氣/燃料比控制而防止催化劑劣化的操作流程的流程圖。
圖11A至圖11D為表示通過圖10所示的進行步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖11A表示發動機轉數隨時間的變化，圖11B表示根據時間空氣/燃料比的變化，以及圖11C和圖11D每個都表示作為圖11B的對照例的空氣/燃料比的變化；圖12A和圖12B為表示在本發明的第四實施例中通過反饋-學習在燃料增加處理中增加、減小和校正燃料增加值的操作流程的流程圖；圖13A至圖13D為表示通過圖12所示的進行步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖13A表示發動機轉數隨時間的變化，圖13B表示根據時間在稀空氣/燃料比的空氣/燃料比的變化，圖13C表示根據時間在理想空氣/燃料比的空氣/燃料比的變化，圖13D表示根據時間在富油的空氣/燃料比中空氣/燃料比的變化；圖14為表示在本發明的第五實施例中判斷燃料增加值是否在閾值內的操作流程的流程圖；以及圖15A至圖15D為表示通過圖14所示的進行步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖15A表示發動機轉數隨時間的變化，圖15B表示根據時間在過稀空氣/燃料比的空氣/燃料比的變化，圖15C表示根據時間在理想空氣/燃料比的空氣/燃料比的變化，圖15D表示根據時間在過濃的空氣/燃料比中空氣/燃料比的變化。
具體實施例方式
下面將根據

本發明的實施例。在下面所描述的實施例中，結合本發明的混合動力輸出裝置被應用于并聯混合系統的混合動力車輛。而且，在混合動力車輛中執行一種控制結合本發明的動力輸出裝置的方法。
(混合動力車輛的基本結構和操作)首先，參照圖1說明本實施例的混合動力車輛的結構。圖1為本實施例的混合動力車輛的動力系統的結構圖。
圖1中，本實施例的混合動力車輛的動力系統設置有一個發動機150；電動發電機MG1和MG2，它們構成電動發電機裝置的一個例子；分別用于驅動電動發電機裝置MG1和MG2的驅動電路191和192；一個用于控制驅動電路191和192的控制單元190；和一個用以控制發動機150的電子燃料噴射發動機控制單元(EFIECU170)。
在該實施例中，發動機150為汽油機。發動機150轉動曲軸156。由EFIECU170控制發動機150的操作。EFIECU170是一個單芯片微機，在其中具有一個中央處理單元(CPU)、一個只讀存儲器(ROM)、一個隨機存儲器(RAM)等諸如此類。CPU執行記錄在ROM上的程序并控制發動機150的燃料噴射量和轉速，等等。為了實現這些控制，沒說明的顯示發動機150的運轉情況的各種傳感器與EFIECU170相連。
電動發電機MG1和MG2如同步電動發電機一樣被構造，并設置有轉子132和142，在其外圓周表面上具有多個永磁鐵；定子133和143，每個都纏繞有三相線圈以形成轉動磁場。定子133和143固定在機箱119。電動發電機MG1和MG2的定子133和143上纏繞的三相線圈分別通過驅動電路191和192與電池194相連。
驅動電路191和192為晶體管換流器，每個都設置有一對晶體管作為每個相位的轉換單元。驅動電路191和192獨立地與控制單元190相連。當通過來自控制單元190的控制信號轉換驅動電路191和192的晶體管時，電流在電池194與電動發電機MG1和MG2之間流動。
每個電動發電機MG1和MG2可作為接收來自電池194的電源用以轉動和驅動的電動機而運轉(遇必要時，該運轉情況在下文稱為“供電”)。作為另一種選擇的，它們中的每一個都可以用作發電機，如果轉子132和142受外力而轉動，則該發電機在三相線圈的兩個末端之間產生電動勢以給電池194充電(遇必要時，該運轉情況在下文稱為“重新發電”)。
發動機150和電動發電機MG1和MG2通過行星齒輪120機械地連接。行星齒輪120具有三個轉動軸，每個都與下述齒輪中相關的一個相連。構成行星齒輪120的齒輪是一個在中心轉動的太陽齒輪121；一個圍繞太陽齒輪121旋轉并繞自己的軸轉動的行星小齒輪123；和一個在外圓周轉動的齒圈122。行星小齒輪123的軸由行星齒輪架124轉動地支撐。在本實施例的混合動力車輛，發動機150的曲軸156通過阻尼器130連接到行星齒輪架124。阻尼器130是為了吸收在曲軸156產生的扭轉振動而設置的。電動發電機MG1的轉子132與太陽齒輪軸125相連。電動發電機MG2的轉子142與齒圈軸126相連。齒圈122的轉動通過鏈帶傳遞到驅動軸112，然后傳遞到車輪116R和116L。
接下來將說明如上所構造的本實施例的混合動力車輛的動力系統的操作。
首先，將參考圖2和圖3說明行星齒輪120的操作。
行星齒輪120具有這樣的特征，以致當上述三個轉動軸中的兩個的轉數和轉矩(遇必要時，在下文兩者共同稱為“轉動狀態”)被確定時，剩余的轉動軸的轉動狀態也被確定。雖然這些轉動軸的轉動狀態之間的關系可以通過機械學已知的公式而獲得，但也可由稱為特性圖的圖表用幾何學而獲得。
圖2所示該特性圖的一個例子。垂直軸表示每個轉動軸的轉數。水平軸以距離關系表示每個齒輪的齒輪齒數比。太陽齒輪軸125(圖2中位置S)和齒圈軸126(圖2中位置R)在兩端測出，然后測量出以1∶ρ的比例分隔位置S和位置R之間的線段的位置C作為行星齒輪架軸127的位置。這個ρ為太陽齒輪121的齒數與齒圈122的齒數之比。對于以這種方式確定的位置S、C和R，分別設計齒輪轉動軸的轉數Ns、Nc和Nr。行星齒輪120具有這樣的特征以致以這種方式設計的三個點確定地排列成一條直線。該直線成為動態共線直線。當兩個點首先被確定時，該動態共線直線被確定。因此，由動態共線直線，可能從三個轉動軸中的兩個的轉數獲得剩余轉動軸的轉數。
行星齒輪120也具有如此特征，以致當每個轉動軸的轉矩由作用在動態共線直線上的力所代替并表示時，該動態共線直線總的來說作為一個剛體。作為一個具體例子，假設作用在行星齒輪架軸127的轉矩是Te。在這樣情況下，如圖2所示，大小相應于轉矩Te的力在位置C垂直向下作用在動態共線直線上。力作用的方向根據轉矩Te的方向而確定。而且，從齒圈軸126輸出的轉矩Tr在位置R垂直向下作用在動態共線直線上。基于作用在剛體上力的分配率，轉矩Te劃分為兩個相等的力，即圖2中Tes和Ter，并且有下列的關系“Tes＝ρ/(1+ρ)×Te”和“Ter＝1/(1+ρ)×Te”。考慮到這種情況，即有上述力作用其上的動態共線直線總的來說作為剛體，所以可能獲得作用在太陽齒輪軸125上的轉矩Tm1和作用在齒圈軸126上的轉矩Tm2。轉矩Tm1等于轉矩Tes，而且轉矩Tm2等于轉矩Tr和轉矩Ter的差。
當與行星齒輪架軸127相連的發動機150在轉動時，太陽齒輪121和齒圈122能夠在滿足上述關于動態共線直線的條件的情況下以不同的轉動狀態轉動。當太陽齒輪121轉動時，它的轉動功率能夠用于通過電動發電機MG1的功率產生。當齒圈122轉動時，從發動機150輸出的功率被傳遞到驅動軸112。在具有如圖1所示的結構的混合動力車輛，從發動機150輸出的功率被分配為機械地傳遞到驅動軸112的功率和重新產生為電力的功率。通過使用重新產生的電力對電動發電機MG2供電并輔助提供該電力，混合動力車輛可以在輸出預定功率時行駛。當混合動力車輛正常行駛時，可以采用這種操作狀態。順便提及，當高負荷時，如完全加速時，電力甚至從電池194供給到電動發電機MG2，增加傳遞到驅動軸112的功率。
在上述混合動力車輛中，可能從驅動軸112輸出電動發電機MG1和電動發電機MG2的功率，從而可通過僅使用從這些電動機輸出的功率而驅動混合動力車輛。因此，即使車輛行駛時，發動機150也可能停止或處在所謂的怠速運轉。當車輛開始行駛或在低速下行駛時可以采用該操作狀態。而且，在本實施例的混合動力車輛中，從發動機150輸出的功率不被分配到兩個途徑，但可以僅傳遞到驅動軸112的一端。這是一種當車輛在高速穩定行駛采用的操作狀態，其中電動發電機MG2由于高速行駛由慣性旋轉驅動，使得車輛在沒有電動發電機MG2的輔助下僅通過使用從發動機150輸出的功率而行駛。
圖3是當車輛高速穩定行駛時的特性圖。在如圖2所示的特性圖，太陽齒輪軸的轉數Ns(即，轉動或旋轉速度Ns)為正，但在如圖3所示的特性圖中由于發動機150的轉數Ne(即，轉動或旋轉速度Ne)和齒圈軸126的轉數Nr(即，轉動或旋轉速度Nr)，太陽齒輪軸的轉數Ns為負。此時，在電動發電機MG1中轉動方向和轉矩作用的方向變得相同，所以電動發電機MG1作為電動機運轉并消耗電能，該電能由轉矩Tm1和轉數Ns的乘積表示(此為反向或逆向供電的情況)。同時，在電動發電機MG2中轉動方向和轉矩作用的方向是相反的，所以電動發電機MG2作為發電機運轉并重新產生電能，該電能由轉矩Tm2和齒圈軸126的轉數Nr的乘積表示。
如上所述，基于行星齒輪120的作用，本實施例的混合動力車輛能夠在不同的運行條件下行駛。
下面將再參照圖1說明控制單元190的控制操作。
本實施例的動力輸出裝置的整個操作由控制單元190控制。控制單元190，如EFIECU170一樣，是一個單芯片微機，該微機在其中有一個CPU、一個ROM、一個RAM等。控制單元190與EFIECU170相連，并且兩者可以互相傳遞各種信息。控制單元190如此構造以致它能夠通過向EFIECU170傳送關于轉矩命令值、轉數的命令值或類似值的信息來間接控制發動機150的操作，這些信息是控制發動機150所必需的。以這種方式，控制單元190把動力輸出裝置作為整體來控制它的操作。為了實現這一控制，控制單元190設有不同傳感器，例如用于獲悉驅動軸112的轉數(即，轉動或旋轉速度)的傳感器144或類似傳感器。因為齒圈軸126和驅動軸112是機械相連的，所以用于獲悉驅動軸112的轉數的傳感器144為齒圈軸126而設置并和用于控制本實施例的電動發電機MG2的轉動的傳感器一樣。
(混合動力車輛的動力系統中的電路)下面將參照圖4更詳細的說明用于混合動力車輛的動力系統的電路。也就是說，將詳細地描述如圖1所示的控制單元190、電動發電機MG1和MG2、驅動電路191和192以及電池194。
如圖4所示，反向電容器196、與電動發電機MG1相連的驅動電路191、與電動發電機MG2相連的驅動電路192都與電池194并聯。
特殊地，電池194設置有一個電池模塊194a；一個SMR(系統主繼電器)194b；一個電壓檢測電路194c；一個電流傳感器194d；等。SMR194b按照控制單元190的命令接通和切斷高壓電路的電源并設置有兩個繼電器R1和R2，R1和R2位于電池模塊194a的正極和負極。電池194設置兩個繼電器R1和R2的原因是，當通過接通電源時打開繼電器R2然后打開繼電器R1并當切斷電源時切斷繼電器R1然后切斷繼電器R2來執行可靠的作用。電壓檢測電路194c檢測到電池模塊194a的總電壓值。電流傳感器194d檢測電池模塊194a的輸出電流值。電壓檢測電路194c和電流傳感器194d的輸出信號被傳送到控制單元190。
驅動電路191和192是整流器，用于轉換電池的高伏直流電和電動發電機MR1和MG2的交流電。更特別的，它們分別設置有三相電橋電路191a和192a，每個都由六個功率晶體管構成，并且通過使用三相電橋電路191a和192a，它們轉換直流電和三相交流電。
驅動電路191和192分別設置有電壓檢測電路191b和192b。電壓檢測電路191b和192b分別檢測電動發電機MR1和MG2的反電動電壓。三相電橋電路191a和192a的每個功率晶體管的驅動由控制單元190控制。電流控制所需的信息，例如在電壓檢測電路191b和192b檢測到的電壓值和位于三相電橋電路191a和192a與電動發電機MR1和MG2之間的未說明的電流傳感器所檢測的電流值，被從驅動電路191和192傳送到控制單元190。
(直噴式汽油機)接下來將參照圖5更詳細地說明用于本實施例的混合動力車輛的直噴式汽油機。即，將詳細地描述如圖1所示的發動機150。
如圖5所示，發動機150是一個所謂直噴式汽油機，這種汽油機直接將燃料噴射到燃燒室。發動機150由EFIECU170來控制。發動機150設置有氣缸體14。氣缸16在氣缸體14中形成。順便提及，發動機150設置有多個氣缸，但為了說明方便只表示了多個氣缸中的一個氣缸16。
活塞18放置在氣缸16中。活塞18可以在氣缸16內沿圖5的垂直方向滑動。燃燒室20成型在氣缸16內的活塞18的上部。燃料噴射閥22的噴射嘴朝向燃燒室20。在發動機150運轉過程中，燃料在壓力作用下從燃料泵24泵到燃料噴射閥22。燃料噴射閥22和燃料泵24與EFIECU170相連。燃料泵24響應EFIECU170提供的控制信號把壓力作用下的燃料泵入燃料噴射閥22一方。燃料噴射閥22響應從EFIECU170提供的控制信號把燃料噴射入燃燒室20中。
而且，火花塞26的末端朝向燃燒室20。火花塞26接收來從EFIECU170提供的點火信號并點燃燃燒室20中的燃料。排氣管30通過排氣閥28與燃燒室20相連。進氣歧管34的每個支管都通過進氣閥32與燃燒室20相連。進氣歧管34在它的上游端與穩壓罐36相連。另外，進氣管38連接在穩壓罐36的上游側。
節氣閥40定位并設置在進氣管38內。節氣閥40與節氣閥電機42相連。節氣閥電機42與EFIECU170相連。根據從EFIECU170提供的控制信號，節氣閥電機42改變節氣閥40開度量。節氣閥開度傳感器44定位并設置在節氣閥40的附近。依據節氣閥40開度量(遇必要時，下文被稱為節氣閥開度SC)，節氣閥開度傳感器44向EFIECU170輸出一個電信號。EFIECU170基于節氣閥開度傳感器44的輸出信號檢測節氣閥開度SC。
點火開關76(下文稱為IG開關76)與EFIECU170相連。EFIECU170基于IG開關76的輸出信號檢測IG開關76的開/關狀態。當IG開關76從開設置為關時，由燃料噴射閥22的燃料噴射、由火花塞26的燃料點火和由燃料泵24的燃料泵取被停止，并且發動機150的運轉也被停止。
加速器開度傳感器80定位并設置在加速踏板78的附近。依據加速踏板78的下壓量(下文稱為加速器開度AC)，加速器開度傳感器80向EFIECU170輸出一個電信號。EFIECU170基于加速器開度傳感器80的輸出信號檢測加速器開度AC。
在本實施例中，渦輪增壓器39為進氣管38而設置并且被構造用來使壓縮空氣渦輪增壓進入進氣管38，例如，通過使用與設置在排氣管30一側的渦輪機一起工作的渦輪機。渦輪增壓器39有一個由專門的電動發電機驅動的轉動軸，該電動發電機不同于電動發電機MR1和MG2，并且如此構造以致轉數的增加增大了渦輪增壓的增壓壓力。也就是說，它被如此構造以致可以進行“渦輪輔助”。順便提及，專門的電動發電機被構造用以通過發電在排氣管30一側重新產生發動機150的排氣能量。而且，渦輪增壓器39可以被構造用以通過接收EFIECU170的控制在特殊正時下可變地增加氣缸壓力。
在本實施例中，排氣管30設置有三元催化裝置31，這將增加廢氣凈化的能力。順便提及，三元催化裝置31的凈化能力在比特定溫度更低的溫度下顯著減小。因此，三元催化裝置31在其上安裝溫度傳感器31T，通過該傳感器檢測催化溫度TCA，并且該溫度作為催化溫度信息被輸入到EFIECU170。作為另一種選擇的，基于另外的檢測信息，例如發動機150的發動機轉數，可以間接地估計這種催化溫度TCA。以上述方法檢測出或估計出的催化溫度TCA被用于發動機控制以低于特定溫度時不降低催化溫度。
(第一實施例一為防止催化劑劣化的空氣/燃料比控制)下面，將參照圖6和圖7A至7C說明一種通過使用控制單元190和EFIECU170來有效地防止三元催化裝置31中的催化劑劣化的方法，其中控制單元190和EFIECU170構成結合本發明的“控制裝置”。圖6為表示當發動機停止時通過執行使空氣/燃料混合物變得富油的空氣/燃料比控制而防止催化劑劣化的操作流程的流程圖。圖7A至圖7C為表示通過圖6所示的進行的步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖7A表示發動機轉數隨時間的變化，圖7B表示根據時間空氣/燃料比的變化，以及圖7C表示作為圖7B的對照例的空氣/燃料比的變化。
在圖6中，首先判斷是否有發動機停止請求，即發動機150在當前時刻是否停止(步驟S11)。如果在步驟S11中判斷有發動機停止請求(是)，則操作流程前進到新過程以實現用于變得富油的空氣/燃料控制(從步驟S11到步驟S12)，而如果沒有，則空氣/燃料控制結束(從步驟S11到步驟結束)。
這里，前一過程被選擇的情況，即判斷“有”停止請求的情況，可以被典型地看作為，例如，面對如圖1所示的混合動力輸出裝置的發動機150在間隙運轉中從運轉周期到停機周期的過渡時間點的時刻。這是由于如參照圖2和圖3所說明的，因為在結合本發明的混合動力輸出裝置(參照圖1)中，發動機150和電動發電機MG1和MG2能夠驅動車輛，所以不需要總是運轉發動機150。這里，例如，根據加速器開度AC、電池194的充電狀態等，可明確地確定發動機150可能怠速運轉的情況。而且，當車輛起動或以低速行駛時，可以采取發動機150實際上怠速的運轉狀況。
接下來，判斷三元催化裝置31中的催化溫度是否高于預先設定的預定溫度閾值(步驟S12)。如果判斷催化溫度高于該步S12中的預定值(是)，則操作流程前進到新的過程以實現用以變得富油的空氣/燃料控制(從該步S12到步驟S14)。
如圖5所示，這樣的處理可以通過使用溫度傳感器31T的測量結果來執行。
順便提及，在上述處理中，三元催化裝置31的當前溫度是基于溫度傳感器31T的直接測量結果來確定，但本發明不限于此方式。也就是說，為了確定三元催化裝置31的當前溫度，與該溫度密切相關的其他參數的確定也使從這些參數估計該溫度成為可能。特別地，三元催化裝置31的溫度與發動機150的冷卻水的溫度、進氣量、發動機轉數等有特定的函數關系。因此，三元催化裝置31的當前溫度可以由使用以上示例的各種值來估計。
如上所述，當有發動機停止請求(步驟S11是)時，并當催化溫度高于預定溫度閾值(步驟S12是)時，繼而執行從當前量增加燃燒室20的燃料量的燃料增加處理(步驟S13)。特別地，燃料在壓力下從燃料泵24泵入燃料噴射閥22，并且響應EFIECU170的控制，燃料噴射閥22把燃料噴射到燃燒室20中。
在第一實施例中，在執行該燃料增加處理之后，響應步驟S11中的發動機停止請求，實際上執行停止發動機150的停止處理。
依據這種燃料增加處理或在前一處理后執行的發動機停止處理，發動機轉數和空氣/燃料比的變化如圖7A至7B所示。首先，圖7B表示在參考數字FR所示的時間點后空氣/燃料比減小，這是由于在該時間點FR從當前量增加燃料量而引起的。換句話說，燃料與空氣的比增加(即，變得“富油”)。該燃料增加處理從上述時間點FR持續一段預定時間T1，然后經過時間T1在一個時間點結束(參考圖7B中參考數字FS)。也就是說，燃料供給在時間點FS停止。
順便提及，通過該燃料增加處理，催化劑的空氣保持富油狀態一段預定時間T1或更長時間(參考圖7B中參考數字T2)。然后該狀態很快過去，催化劑空氣的空氣/燃料比返回理想值(參考圖7B中參考數字ST)。至于燃料增加處理執行的時間T1，可以考慮許多參數或類似物的影響而以不同方式設置，但特殊地，例如，它可以優選為大約兩到三秒。
另一方面，在執行這種燃料增加處理后，如圖7A所示執行發動機停止處理。尤其在第一實施例中，在同一時刻，也就是在時間點FS執行該發動機停止處理和上述燃料供給停止處理。當發動機150實際上停止時，發動機150怠速運轉，所以空氣強制從燃燒室20排放到排氣管30。在第一實施例中，因為在那之前(即，在時間點FS前)執行燃料增加處理，燃燒室20的內部處于富油狀態，所以富油氣體從燃燒室20排放到排氣管30。
據此，在第一實施例中構成三元催化裝置31的催化劑不接觸稀薄空氣。而且，如上所述(參考圖7A的參考數字RI)，即使當發動機150怠速運轉時這也是有效的。也就是說，即使由于這種怠速運轉空氣被送進排氣管30，催化劑接觸稀薄空氣的危險也會減小。實際上，圖7B表示與時間點FS的空氣/燃料比相比較，在時間段T2內空氣/燃料比逐漸增加，這是由于發動機150怠速運轉使空氣送進排氣管30而引起的。甚至在時間段T2依然保持富油狀態，所以可以理解催化劑會不接觸稀薄空氣。
在這一方面，在對照例中(參考圖7C)催化劑接觸稀薄空氣，該對照例中在發動機停止處理的同時僅僅執行燃料供給停止處理。也就是說，在圖7C中，在時間點FS前不執行燃料增加處理并且在時間點FS僅執行燃料供給停止，因此由于發動機150在時間點FS之后怠速運轉，排氣管30內部變為稀薄空氣。在這種情況下，導致三元催化裝置31的催化劑劣化加速。
如上所述，依據第一實施例，可能有效地防止三元催化裝置31的催化劑劣化。
而且，在第一實施例中，在發動機的間歇操作中從運轉周期到停機周期的每個過渡時間點，執行上述空氣/燃料比控制。在這種情況下，總的來說，在混合動力輸出裝置的運轉周期中，從運轉周期到停機周期的這個過渡時間點，或反向過渡，通常被多次重復。盡管經過許多過渡時間點，如果不采取措施，如圖7C所示，則催化劑劣化可能加速更快。然而，在第一實施例中，因為在從運轉周期到停機周期的每個過渡時間點基本執行用以變得富油的上述空氣/燃料比控制，如上所述，即使過渡時間點發生許多次，也不會由于僅有的這些而加速催化劑劣化。
而且，在第一實施例中，因為根據三元催化裝置31的催化溫度執行如上所述的空氣/燃料比控制，并且更特別的，只有催化溫度高于預定值(參考圖6中步驟S12)才執行該控制，所以可能有效地防止催化劑劣化的過程。從相反的觀點看此情況，在催化劑在相對低的溫度的情況下，這意味著不執行上述空氣/燃料比控制，即，不執行與此相伴的燃料增加處理，可能節省由于僅有的這些所需的燃料。而且，如果采用盡可能的減少執行空氣/燃料比控制的機會的任何措施，如上所述，則可能盡可能的防止這種情況的發生，即影響其上安裝有混合動力輸出裝置的車輛或類似裝置的運動。
順便提及，在上述第一實施例中，只有催化溫度高于預定溫度閾值(參考圖6中步驟S12)才執行用以變得富油的空氣/燃料比控制，但本發明不僅限于此方式。也就是說，在一些情況下，可以采用這種方式以致圖6中步驟S12的處理被忽略并且如果判斷有發動機停止請求則總是執行上述空氣/燃料比。在這種情況下，不可能獲得通過依據催化溫度的上述空氣/燃料比控制而獲得的作用的影響，但可能獲得與防止催化劑劣化相關的作用的影響。
(第二實施例-為防止催化劑劣化的燃料切斷時間點的控制)下面將參照圖8及圖9A和9B說明通過使用控制單元190和EFIECU170有效地防止三元催化裝置31的催化劑劣化，該控制單元190和EFIECU170構成結合本發明的“控制裝置”。圖8表示當發動機停止時通過根據發動機轉數或類似條件優選地設定燃料供給停止處理的執行期而防止催化劑劣化的操作流程的流程圖。圖9A和圖9B為表示通過圖8所示的進行的步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖9A表示發動機轉數隨時間的變化，而圖9B表示根據時間空氣/燃料比的變化。
在圖8中，首先判斷是否有發動機停止請求，即，當前時刻發動機150是否停止(步驟S21)。如果在步驟21中判斷有發動機停止請求(是)，則操作流程前進到新的過程以實現燃料供給停止處理或類似處理(從步驟S21到步驟S22)，而如果沒有發動機停止請求，則該控制結束(從步驟S21到步驟結束)。
這里，選擇前一處理的情況，即判斷“有”停止請求的情況，與參照圖6中的上述步驟S11說明的情況相同。
接下來，判斷三元催化裝置31的催化溫度是否高于預先設定的預定溫度閾值(步驟S22)。如果在步驟S22中判斷催化溫度高于預定值(是)，則操作流程前進到新的過程以實現燃料供給停止處理或類似處理(從步驟S22到步驟S23)，而如果沒有超過，則前進到正常停止控制處理(從步驟S22到步驟S2X)。該“正常”發動機停止處理指燃料供給停止處理和發動機停止處理被同時執行的情況。依據這種正常發動機停止處理，可能預先避免這種情況，即盡管發動機轉數降低，到燃燒室20的燃料供給導致發動機停止的過渡延遲并從而影響其上安裝有混合動力輸出裝置的車輛或類似物的運動。
順便提及，如上所述，實際實現催化溫度的確定過程的方法(例如，使用溫度傳感器31T或類似儀器的方法)、該過程的重要性、或它的作用效果與如上所述的相同。
如上所述，當有發動機停止請求(步驟21是)，并當催化溫度高于預定溫度閾值(步驟22是)，繼而執行發動機停止處理(步驟23)。更特殊的，除了電動發電機MG1外或取代電動發電機MG1的電動發電機MG2在圖1中控制單元190的控制下重新發電。這降低了發動機轉數，從而停止構成發動機150的活塞18的運動或諸如此類。
那么在第二實施例中，在開始該發動機停止處理后，發動機150的發動機轉數通過使用傳感器144監測(步驟S24)。因為發動機150已經接收停止處理，所以發動機150的發動機轉數將隨時間逐漸減少。如果發動機轉數等于或大于預定值，則繼續監測(步驟S24被循環)，并且如果發動機轉數低于預定值(步驟24是)，則操作流程前進到燃料供給停止處理(從步驟S24到步驟S25)。
依據這種燃料供給停止處理或類似處理，發動機轉數和空氣/燃料比的變化如圖9A和9B所示，圖9A表示發動機150的發動機轉數在參考數字ES所示的時間點后減少，這是通過由于在時間點ES實行停止發動機150的停止處理而引起的。另一方面，在執行這一停止發動機150的停止處理之后，在時間點FC執行燃料供給停止處理，在該時間點發動機150的發動機轉數低于預定值。
據此，甚至在發動機停止后燃料供給持續一段短的時間(圖9A中時間點ES和時間點FC之間)，從而與至少發動機停止處理和燃料供給停止處理同時被執行的情況相比較(參照圖7)，可能阻止空氣/燃料比增加。換句話說，與這種情況相比較，可能使燃燒室20中的空氣變得富油，從而使從燃燒室20中排出的氣體富油。
如上所述，由于第二實施例，可能降低構成三元催化裝置31的催化劑接觸稀薄空氣的這樣的危險。而且，即使當如上所述發動機150怠速運轉時(參考圖9A中參考數字RI)，這也是有效的。也就是說，即使由于這種怠速運轉空氣被送進排氣管30，也會減少催化劑接觸稀薄空氣的危險。實際上，與圖7C中的情況相比較，圖9A表示如上所述實現相對富油的空氣。
順便提及，在以上解釋中，為了方便分別解釋圖6中所示的處理步驟和圖8中所示的處理步驟，但本發明明顯地包括具有三種方式的方面。即，這種方面可以被采用以在發動機停止處理之前執行燃料增加處理并在發動機停止處理之后執行燃料供給停止處理。依據這種方面，催化劑周圍大氣變得更富油，從而可能阻止催化劑劣化的過程。
(第三實施例-為了防止催化劑劣化通過空氣量調節裝置的空氣/燃料比控制)下面將參照上述的圖5和圖1，遇需要時外加圖10和圖11A至11D，說明第三實施例，該第三實施例是第一實施例的進一步發展。在第三實施例中，由于發動機的怠速運轉被送入排氣管30的空氣具有相對少的量，而且，由于構成結合本發明的“空氣量控制裝置”的一個例子的未說明的怠速控制(ISC)閥、進氣閥32、未說明的可變閥正時(VVT)機構、排氣閥28和電動發電機MG1等，另外還有構成結合本發明的“控制裝置”的控制單元190和EFUECU170，被送入排氣管30的空氣停留在上游側而不是三元催化裝置31上，從而可能顯著降低使三元催化裝置31中的催化劑接觸稀薄空氣的危險并可能更有效地防止催化劑劣化。
圖10為表示當發動機停止時通過執行使空氣/燃料混合物變得富油并調節空氣量的空氣/燃料比控制而更有效地防止催化劑劣化的操作流程的流程圖。順便提及，圖10中，如圖6中步驟相同的步驟使用相同的參考數字并且忽略它們的詳細說明。圖11A至圖11D為表示通過圖10所示的進行步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖11A表示發動機轉數隨時間的變化，圖11B表示根據時間空氣/燃料比的變化，以及圖11C和圖11D每個都表示作為圖11B的對照例的空氣/燃料比的變化。
在圖10中，從步驟S11到步驟S13的過程步驟與圖6第一實施例中相同。
在第三實施例中，在步驟S13的燃料增加處理完成之后由空氣量調節裝置執行空氣量的調節(步驟S15)。特別地，在進氣系統中，EFIECU170的控制下，關閉用于在怠速運轉中調節空氣量的未說明的ISC閥，該閥放置在用于繞開圖5中節氣閥40的未說明的進氣通道，并且通過未說明的VVT機構進氣閥32的關閉正時被延遲，即滯后。這允許相對小的空氣量供給到燃燒室20中。而且，在控制單元190的控制下，在圖1中除了電動發電機MG1之外或取代電動發電機MG1的電動發電機MG2重新發電。這導致發動機轉數的減少。由于這些，可能由于發動機的怠速運轉使相對小的空氣量送進排氣管39。
另一方面，在排氣系統中，在EFIECU170的控制下，關閉排氣系統閥，例如未說明的位于圖5中排氣管30的下游的廢氣再循環(EGR)閥。這使得排氣管30內壓力增加。而且，未說明的排氣節氣閥的開度被固定。這能夠進行發動機內部的空氣再循環。由于這些，可能使由于發動機怠速運轉而送進排氣管30的空氣停留在上流側而不是三元催化裝置31上。
上述結構顯著地降低了使三元催化裝置31中的催化劑接觸稀薄空氣的危險。
在第三實施例中，在執行燃料增加處理之后，空氣量調節裝置開始執行，并且響應步驟S11中的發動機停止請求，實際上第一次執行停止發動機150的停止處理(步驟S14)。
另一方面，如果在步驟S12中判斷催化溫度不高于預定溫度，則操作流程前進到上述發動機停止控制處理(從步驟S12否到步驟S14)。即，在第三實施例中，如果催化劑在相對低的溫度，則不執行燃料增加處理和空氣量調節裝置。順便提及，即使不執行上述一系列結合本發明的處理步驟或類似處理，因為在催化劑為相對低的溫度的情況，這也不表示催化劑劣化被加速。考慮到當催化劑溫度越高、劣化加速越快，所以可能執行這樣的控制以致如果催化溫度在特定預定溫度閾值之上，則執行上述處理步驟或類似處理，而如果催化溫度不超過在特定預定溫度閾值，則不執行這些處理。如上所述，依據第三實施例，可能更有效的阻止催化劑劣化。
接下來，參照圖11A至11D說明第三實施例中發動機轉數和空氣/燃料比的變化，其中在執行燃料增加處理之后執行空氣量調節裝置、發動機停止處理和燃料供給停止處理。順便提及，圖11A中從怠速運轉到發動機停止的發動機轉數的變化，以及從參考數字FR所示的時間點到經過圖11B和圖11C中的時間段T1之后的時間點(參考圖11B和圖11C中的參考數字FS)的燃料增加處理與圖7B中第一實施例中的變化相同。
如圖11A所示，尤其在第三實施例中，在執行燃料增加處理之后，空氣量調節裝置、發動機停止處理和燃料供給停止處理同時開始，即從時間點FS開始。如果發動機150實際在時間點FS停止，然后發動機150在此后怠速運轉，從而空氣被強制從燃燒室20排放到排氣管30。在第三實施例中，由于在上述步驟S15中說明的空氣量調節裝置，可能使由于發動機的這種怠速運轉而被送進排氣管30的空氣具有相對小的量并使被送進該排氣管30的空氣停留在上游側而不是三元催化裝置31上。因此，在第三實施例中，不僅像第一實施例中一樣，通過在發動機停止處理之前執行燃料增加處理以提前降低空氣/燃料比，而且通過調節流入催化劑的空氣量，可能盡可能的阻止當發動機怠速運轉時空氣/燃料比的增加。
實際上，圖11B表示與時間點FS的空氣/燃料比相比，空氣/燃料比在時間段T2內逐漸增加，這是由于在發動機150怠速運轉中被送入排氣管30的空氣而引起(參照參考數字RI)。然而，在第三實施例中，通過調整流入催化劑的空氣量，可能盡可能的阻止空氣/燃料比的增加。也就是說，在第三實施例中，不僅在執行燃料增加處理的預定時期T1內，而且在包括發動機怠速運轉并比時期T1長的時期T2內，可能在短時間內保持空氣/燃料混合物是富油的。順便提及，這種狀態很快結束并且空氣/燃料混合物的空氣/燃料比回到理想值(參照參考數字ST)。
上述結構顯著降低使三元催化裝置31中的催化劑接觸稀薄空氣的危險。
接下來將參照圖11C說明第三實施例中的第一對照例。在這個第一對照例中，在執行燃料增加處理后不執行空氣量調節裝置，但在發動機停止處理的同時僅執行燃料供給停止處理。在圖11C中，不可能在時間點FT之后防止催化劑變為稀薄空氣。也就是說，在第一對照例中，即使通過在時間點FS之前的燃料增加處理來實現富油狀態，僅有這樣的事實，即發動機停止處理和燃料供給停止處理在時間點FS開始，也不能防止因為由發動機150的怠速運轉而送進排氣管30的空氣引起的空氣/燃料比的增加，在時間點FS之后排氣管30內部變為稀薄空氣。順便提及，圖11D中的第二對照例與圖7C的第一實施例中的對照例是相同的。
如上所述，依據第三實施例，可能更有效地阻止三元催化裝置31中催化劑劣化。
(第四實施例-為阻止催化劑劣化通過反饋-學習的空氣/燃料比控制)下面將參照圖12A和12B以及圖13A至13D說明第四實施例，該實施例是第一實施例的發展。在第四實施例中，當發動機停止時，實現精確的空氣/燃料比控制，通過使用未說明的O2(氧氣)傳感器和EFIECU170的備份RAM或類似物，另外還有EFIECU170，通過由于反饋-學習而增加、減少或校正恰在發動機停止之前的燃料增加處理的燃料增加值，該反饋-學習中在發動機的先前或以前的停止時間變為恒定的空氣/燃料比的試驗值被用作輸入信息，從而可能顯著降低催化劑接觸稀薄空氣的危險并更有效地阻止催化劑劣化。其中O2傳感器構成結合本發明的“氧濃度傳感器”的一個例子，EFIECU170的備份RAM或類似物構成結合本發明的“空氣/燃料比存儲裝置”的一個例子，EFIECU170構成結合本發明的“控制裝置”。
圖12A為表示圖6中步驟S13中如果反饋-學習被應用于燃料增加處理的操作流程的流程圖。圖12B為表示當發動機停止時存儲處理的操作流程的流程圖。圖13A至圖13D為表示通過圖12所示的進行步驟發動機轉數和空氣/燃料比如何改變的圖線，其中圖13A表示發動機轉數隨時間的變化，圖13B表示在第四實施例中如果燃料增加值由反饋-學習而減小時空氣/燃料比隨時間的變化，圖13C表示如果當發動機停止時空氣/燃料比是理想時空氣/燃料比隨時間的變化，并且圖13D表示在第四實施例中如果燃料增加值由反饋-學習而增加時空氣/燃料比隨時間的變化。
在圖12A中通過反饋-學習的燃料增加處理中，判斷在發動機的先前停止時間例如通過備份RAM或類似物儲存的空氣/燃料比是否提前超過閾值的預定范圍(步驟S131)。具體地，通過空氣/燃料存儲裝置儲存的空氣/燃料比可以作為空氣/燃料比的停機過程中最大值、平均值、或統計模型值。尤其是，提前設定的預定空氣/燃料比基本上可從“14.5”到“16.0”的范圍變化。
接下來，在步驟S131中，如果在先前停止時間儲存的空氣/燃料比大于預定上極限值(步驟S131＞大于)，則增加燃料增加值(步驟S132)。
另一方面，在步驟S131中，如果在先前停止時間儲存的空氣/燃料比小于預定下極限值(步驟S131＜小于)，則減少燃料增加值(步驟S133)。
另一方面，在步驟S131中，如果在先前停止時間儲存的空氣/燃料比在預定閾值范圍內(步驟S131＝在內)，則保持燃料增加值。
如圖12B所示，每當發動機停止時，在EFIECU170的控制下，空氣/燃料比被直接測量或間接地用氧濃度傳感器估計，并被儲存在備份RAM或類似物，例如(步驟S100)。順便提及，氧濃度傳感器可以是其輸出根據氧的濃度連續改變的空氣/燃料傳感器，或其中氧氣濃度在預定值突然變化的O2傳感器。
基于以上述方式增加、減少、或校正的燃料增加值，隨后執行從當前過程增加燃燒室20中的燃料量的燃料增加處理(圖6中步驟S13)。具體地，燃料在壓力下從燃料泵24泵入燃料噴射閥22，并響應EFIECU170的控制，燃料噴射閥22把燃料噴射到燃燒室20。
下面將參照圖13A至13D說明第四實施例中發動機轉數和空氣/燃料比的變化，其中燃料增加處理通過反饋-學習而執行。順便提及，圖13A中從怠速運轉到發動機停止的發動機轉數的變化與圖7中第一如圖13B所示，如果在發動機停止時測量到的空氣/燃料比大于預定閾值，例如理想空氣/燃料比，則反饋-學習被應用于燃料增加處理以增加燃料增加值。具體地，當發動機停止時在催化劑上游的廢氣被迅速冷卻，并且催化劑的體積減小。如果存在缺陷，如不完全密封，則空氣從該部分被吸出并且空氣/燃料比變稀，但因為燃料增加量增加，這一問題可以處理。
如圖13C所示，如果在發動機停止時測量到的空氣/燃料比基本或完全等于預定閾值，例如理想空氣/燃料比，則反饋-學習被應用于燃料增加處理以保持燃料增加值。
如圖13D所示，如果在發動機停止時測量到的空氣/燃料比小于預定閾值，例如理想空氣/燃料比，則反饋-學習被應用于燃料增加處理以減少燃料增加值。特別地，在直噴式汽油機中，如果燃料在不進行燃料噴射時泄漏，則在停止時間排氣系統變得富油，但因為燃料增加量減少，這一情況可被處理。另一方面，在進氣口噴射汽油機中，當附著在進氣口和進氣閥上的燃料附著量增加時，在停止時間排氣系統變得富油，但因為如上所述的燃料增加量減少，這一情況可以處理。
如上所述，可以不受發動機的怠速操作或怠速運轉中空氣/燃料比的變化的影響而實現發動機停止時間時精確的空氣/燃料比控制，所以可能顯著降低使催化劑暴露于稀薄空氣的危險并更有效地防止催化劑劣化。
順便提及，在第四實施例中，在增加燃料時間內并在隨后的發動機停止時間內，空氣/燃料比不會變得過濃，所以當增加燃料時并在發動機重新起動時幾乎沒有或沒有機會增加HC和CO的排放。
(第五實施例-為防止催化劑劣化通過空氣/燃料比控制檢測排氣和進氣系統中的故障)以下將參照圖14和圖15A至15D說明第五實施例中，該實施例為第四實施例的發展。在第五實施例中，判斷燃料增加處理的燃料增加值是否在閾值范圍內，例如，通過構成結合本發明的通告裝置的Diag(即，診斷)燈或類似物，并且基于該判斷，可能檢測出在排氣和進氣系統中的故障并把它們告訴駕駛員，此外還通過第四實施例的這種結構元件，該結構元件當發動機停止時、通過恰在發動機停止前在燃料增加處理中增加、減少、或校正燃料增加量實現精確空氣/燃料比控制。圖14是判斷圖12A中被增加、減少或校正的燃料增加值是否在閾值的范圍的流程圖。
在圖14中Diag燈過程中，首先判斷燃料增加處理的燃料增加值是否超過提前設定的閾值的預定范圍(步驟S1301)。具體地，判斷燃料增加值是否大于提前設定的預定上極限值，并且是否小于預定下極限值。如果判斷在該步驟S1301中的燃料增加值超過提前設定的閾值的預定范圍(步驟S1301是)，則執行打開Diag燈的過程(步驟S1302)。另一方面，如果判斷在步驟S1302中的燃料增加值在提前設定的閾值的預定范圍內(步驟S1301否)，則執行關閉Diag燈的過程(步驟S1303)。
下面將參照圖15A至圖15D說明第五實施例中發動機轉數和空氣/燃料比的變化，其中基于判斷在第四實施例或類似例中燃料增加處理中的燃料增加值是否在閾值的預定范圍內的判斷，檢測排氣和進氣系統中的故障。順便提及，圖15A中從怠速操作到發動機停止的發動機轉數的變化與圖7A中第一實施例中的相同。
如圖15B所示，如果在發動機停止時測量到的空氣/燃料比大于預定上極限值，例如如果它顯著大于理想的空氣/燃料比，則通過圖13B中所說明的第四實施例增加燃料增加值。然而，如果該燃料增加值大于預定上極限值，則執行超出反饋-學習的空氣/燃料比控制，所以檢測出在排氣系統中的故障，如不完全密封。這可能預先防止不經過催化劑的廢氣在發動機正常運轉中被釋放到空氣中以致污染了空氣。更具體地，催化劑具有99.9％或更高的凈化百分比，所以即使0.1％的廢氣不經過催化劑被排放到空氣中，也可能避免最糟糕的情況，即為正常車輛中兩倍或更多的HC、CO、或NOx被排放。
如圖15C所示，如果在發動機停止時所測量的空氣/燃料比基本上或完全等于預定閾值，例如理想空氣/燃料比，則由圖13C中說明的第四實施例保持燃料增加值。然而，如果該燃料增加值在閾值的預定范圍內，則執行在反饋-學習內的正常的空氣/燃料比控制，所以沒有檢測出故障。
如圖15D所示，如果在發動機停止時所測量的空氣/燃料比大于預定下極限值，例如如果它顯著大于理想空氣/燃料比，則通過圖13D所說明的第四實施例減少燃料增加值。然而，如果該燃料增加值小于預定下極限值，則執行超出反饋-學習的空氣/燃料比控制，從而檢測進氣系統中的故障，例如燃料從燃料噴射閥的泄漏。這可能預先防止空氣污染、催化劑凈化百分比的劣化等。具體地，在直噴式汽油機中，當發動機停止很長時間時，燃料噴射閥不工作時泄漏的燃料停留在排氣系統中，并且當發動機在低溫下起動時，該燃料不經催化劑凈化被排放到空氣中。然而該故障的檢測可使預先防止空氣污染成為可能。另一方面，在進氣口噴射汽油機中，如果附著在進氣口和進氣閥上的燃料附著量增加，則當發動機加速時混合氣變稀，或當發動機減速時變濃，從而使催化凈化百分比變差。然而，該故障的檢測使預先防止這種劣化成為可能。
如上所述，在第五實施例中，判斷在第四實施例中增加、減少或校正的燃料增加值是否在預定閾值內，并基于該判斷結果，檢測排氣和進氣系統中的故障并通知駕駛員，所以可能預先防止空氣污染、催化凈化百分比的劣化等。
如上所說明的，依據第一、第二、第三、第四、或第五實施例，可能減少使催化劑接觸稀薄空氣的危險，從而阻止了催化劑劣化的過程。
順便提及，在上述實施例中，電動發電機裝置設有多個由同步電動機構成的電動發電機，但除了或取代它們中的至少一部分，可能使用感應電動機、微調發動機、直流電動機、超導電動機、步進電動機等。
在以上實施例中，由汽油運轉的直噴式汽油機被用作發動機150，但是除此之外，也可能使用不同發動機或外燃機，如傳統的進氣口噴射汽油機、柴油機、渦輪發動機、噴氣發動機等。
此外，本發明的混合動力輸出裝置可應用于已存在、正在發展、或未來會發展的各種并聯混合系統和各種串聯混合系統的車輛中。
在不脫離本發明的精神或本質特征的情況下，本發明可以表現為其他具體形式。因此現有實施例在所有方面被認為是說明性的而不是限制性的，因此，本文旨在包含用附屬的權利要求而不是由前述的描述所表示的本發明的范圍以及該權利的等價條款的意義和范圍內產生的所有改變。
包含說明書、權利要求、附圖和摘要的日本專利申請2002年10月1日提交的2002-289192號和2003年6月12日提交的2003-167716號的全部公布內容都作為參考全部包含在本文中。
權利要求
1.一種動力輸出裝置，包括包括燃燒室的發動機；用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；用于由催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；及控制裝置，用于控制所述燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，作為一種用于在停止所述發動機時防止催化劑劣化的控制，其中所述燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量，所述燃料供給停止處理停止燃料的供給。
2.根據權利要求1所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置以使得燃料供給停止處理的開始時間點與停止所述發動機的處理的開始時間點一致。
3.根據權利要求1或2所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置以根據催化劑的溫度執行燃料增加處理。
4.根據權利要求3所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置使得如果催化劑的溫度在預定溫度閾值之上則執行燃料增加處理。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置以使得燃料供給停止處理的開始時間點在燃料增加處理的開始時間點之后兩至三秒鐘。
6.一種動力輸出裝置，包括包括燃燒室的發動機；用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；用于由催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；及控制裝置，用于控制所述燃料供給裝置以根據催化劑的溫度和所述發動機的發動機轉數來執行燃料供給停止處理，作為一種用于在停止所述發動機時防止催化劑劣化的控制，其中所述燃料供給停止處理停止把燃料供給到燃燒室。
7.根據權利要求6所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置使得如果發動機轉數低于預定發動機轉數閾值則執行燃料增加處理。
8.根據權利要求6或7所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置使得當停止所述發動機時在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，其中所述燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量。
9.一種動力輸出裝置，包括包括燃燒室的發動機；用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；用于由催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；及控制裝置，用于至少控制所述燃料供給裝置以使得催化劑周圍大氣中燃料的比例大于大氣中空氣的比例，作為一種用于在發動機停止時防止催化劑劣化的控制。
10.一種動力輸出裝置，包括包括燃燒室的發動機；用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；用于由催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；用于調節流入催化劑的空氣量的空氣量調節裝置；及控制裝置，用于當催化劑的溫度在預定溫度閾值之上時控制所述燃料供給裝置以執行停止燃料供給的燃料供給停止處理，并控制所述空氣量調節裝置以減少流入催化劑的空氣量，作為一種用于在停止所述發動機時防止催化劑劣化的控制。
11.根據權利要求10所述的動力輸出裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，其中所述燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量。
12.一種動力輸出裝置，包括包括燃燒室的發動機；用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；用于由催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；用于調節流入催化劑的空氣量的空氣量調節裝置；及控制裝置，用于控制所述燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，并且用于控制所述空氣量調節裝置以減少流入催化劑的空氣量，作為一種用于在停止所述發動機時防止催化劑劣化的控制，其中所述燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量，所述燃料供給停止處理停止燃料的供給。
13.根據權利要求1至5、8、11和12中任一項所述的動力輸出裝置，進一步包括氧濃度傳感器，用于測量或估計在催化劑上游的排氣系統中的氧氣濃度；以及空氣/燃料比存儲裝置，用于存儲當所述發動機停止時排氣系統中的空氣/燃料比，所述控制裝置控制所述燃料供給裝置以通過反饋-學習這種由所述空氣/燃料比存儲裝置存儲的所述發動機先前或過去停止時間的空氣/燃料比來校正燃料增加處理中的燃料增加量。
14.根據權利要求1至5、8和11至13中任一項所述的動力輸出裝置，進一步包括一種通告裝置，用于當燃料增加處理中的燃料增加量大于預定上限值或小于預定下限值時通告駕駛員。
15.一種混合動力輸出裝置，包括包括燃燒室的發動機；用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；用于由催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；控制裝置，用于控制所述燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，作為一種用于在停止所述發動機時防止催化劑劣化的控制，其中所述燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量，所述燃料供給停止處理停止燃料的供給；及電動發電機裝置，能夠通過使用所述發動機的輸出的至少一部分產生電力并且能夠經驅動軸輸出驅動力。
16.根據權利要求15所述的混合動力輸出裝置，其特征在于，所述發動機進行間歇運轉，并且所述發動機的停止時間點包括在間歇運轉中從運轉周期到停機周期的過渡時間點。
17.一種控制包括燃燒室的發動機的方法，包括燃料增加處理，當停止發動機時從當前狀態增加燃燒室中的燃料量；以及燃料供給停止處理，當停止發動機時在所述燃料增加處理之后停止燃料供給。
18.一種控制包括燃燒室的發動機的方法，包括燃料供給停止處理，當停止發動機時，根據用于凈化從燃燒室排放的氣體的催化劑的溫度和發動機的發動機轉數，停止把燃料供給到燃燒室。
19.一種控制包括燃燒室的發動機的方法，包括當停止發動機時，相對于大氣中空氣的比例增加催化劑周圍大氣中的燃料的比例的處理。
20.一種控制包括燃燒室的發動機的方法，包括燃料供給停止處理，如果催化劑的溫度在預定溫度閾值之上，則在停止發動機時停止供給燃料；以及和所述燃料供給停止處理一起減少流入催化劑的空氣量的處理。
21.一種控制包括燃燒室的發動機的方法，包括燃料增加處理，當停止發動機時從當前狀態增加燃燒室中的燃料量；燃料供給停止處理，在所述燃料增加處理之后停止燃料的供給；以及和所述燃料供給停止處理一起減少流入催化劑的空氣量的處理。
22.一種混合動力車輛，包括(i)一種混合動力輸出裝置，包括包括燃燒室的發動機；用于把燃料供給到燃燒室的燃料供給裝置；用于由催化劑凈化從燃燒室排出的氣體的排氣凈化裝置；控制裝置，用于控制所述燃料供給裝置以在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，作為一種用于在停止發動機時防止催化劑劣化的控制，其中所述燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量，所述燃料供給停止處理停止燃料的供給；及電動發電機裝置，能夠通過使用所述發動機的輸出的至少一部分產生電力并且能夠經驅動軸輸出驅動力，(ii)車輛主體，在其上安裝有所述混合動力輸出裝置；以及(iii)安裝在所述車輛主體上并由經驅動軸輸出的驅動力驅動的車輪。
全文摘要
在包括一個發動機和一個電動發電機的混合動力輸出裝置中，在執行燃料增加處理之后執行燃料供給停止處理，作為一種用于在停止發動機時防止催化劑劣化的控制，其中所述燃料增加處理從當前狀態增加燃燒室內的燃料量，所述燃料供給停止處理停止燃料的供給。這使防止催化劑接觸稀薄空氣成為可能。
文檔編號F02D41/06GK1497156SQ0316021
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月27日 優先權日2002年10月1日
發明者大澤幸一, 井上敏夫, 夫 申請人:豐田自動車株式會社