專利名稱：汽車以及內燃機的控制方法
技術領域：
本發明涉及汽車以及內燃機的控制方法。
背景技術：
以往，作為這種汽車，提出了一種混合動力汽車，其基于乘員室內的溫度、乘員室用的空調機的設定溫度和發動機的冷卻水的溫度來判斷停止期間的發動機的運行開始(例如，特開平9-233601號公報等)。在該汽車中，在乘員室內的溫度與乘員室用的空調機的設定溫度的溫度差為判定值—其中發動機的冷卻水的溫度越高、所述判定值被設為越高的值—以上時，即使在車輛停止時或處于單獨通過電動機行駛的模式時，也起動發動機，使用由發動機產生的熱量對乘員室加溫。
另外，作為謀求燃料消耗特性的提高的汽車，還提出了一種汽車，其在大氣溫度較低時，通過縮短吸附在吸附罐(canister)內的蒸發燃料的清除時間，由此降低清除量(例如，特開平8-14118號公報等)。
發明內容
在上述的使用由發動機產生的熱量對乘員室加溫的汽車中，為了獲得乘員室的加溫所需的熱量，即使在處于單獨通過電動機行駛的模式時，也起動發動機，因此在低溫時要使發動機水溫上升需要時間，燃料消耗特性惡化。
另外，對于在大氣溫度較低時縮短吸附在吸附罐內的蒸發燃料的清除時間的汽車，雖然能夠謀求大氣溫度較低時的燃料消耗特性的提高，但沒有考慮到促進發動機的預熱。
本發明的汽車以及內燃機的控制方法，其目的之一在于謀求燃料消耗特性(燃料利用率，fuel consumption)的提高。另外，本發明的汽車以及內燃機的控制方法，其目的之一在于謀求發動機的預熱的促進。
本發明的汽車以及內燃機的控制方法，為了達成上述的目的的至少一部分，采用了以下的方法。
本發明的汽車，具備內燃機作為動力源，包括蒸發燃料處理單元(裝置)，其通過吸附儲存用來給所述內燃機的燃料的燃料箱的蒸發燃料、并使用該內燃機的進氣系統的負壓將該吸附的蒸發燃料提供給該進氣系統，從而對該蒸發燃料進行處理；加溫單元，其將所述內燃機作為熱源對乘員室加溫；低溫狀態判定單元，其判定是否為預定的低溫狀態；和控制單元，其在通過所述低溫狀態判定單元判定為不是所述預定的低溫狀態時，為了促進由所述蒸發燃料處理單元進行的所述蒸發燃料的處理，與使所述內燃機運行以使所述進氣系統的負壓的程度變小的負壓降低控制相比，優先執行使所述內燃機運行以使該進氣系統的負壓的程度變大的蒸發燃料處理促進控制；在通過所述低溫狀態判定單元判定為是所述預定的低溫狀態時，比所述蒸發燃料處理促進控制優先執行所述負壓降低控制。
在該本發明的汽車中，在判定為不是預定的低溫狀態時，為了促進通過吸附燃料箱的蒸發燃料、同時使用內燃機的進氣系統的負壓將吸附的蒸發燃料提供給進氣系統、來對蒸發燃料進行處理的蒸發燃料處理單元進行的蒸發燃料的處理，與使所述內燃機運行以使所述進氣系統的負壓的程度變小的負壓降低控制相比，優先執行使所述內燃機運行以使該進氣系統的負壓的程度變大的蒸發燃料處理促進控制。由此，能夠良好地進行不是預定的低溫狀態時的蒸發燃料的處理。另外，在判定為是預定的低溫狀態時，比蒸發燃料處理促進控制優先執行上述的負壓降低控制。由此，能夠謀求為使加溫單元起作用而使內燃機運行時的燃料消耗特性的提高，其中所述加溫單元將內燃機作為熱源從而對乘員室加溫。
在這樣的本發明的汽車中，可以設為，所述控制單元是下述的單元，即，在所述內燃機的預熱時，在判斷為是所述預定的低溫狀態時，執行所述負壓降低控制。這樣一來，能夠謀求內燃機的預熱時的燃料消耗特性的提高、排放性能的提高。
另外，在本發明的汽車中，可以設為，所述控制單元是下述的單元，即，作為所述負壓降低控制，執行使用比所述蒸發燃料處理促進控制中的節氣門開度大的節氣門開度來使所述內燃機運行的控制；也可以設為，所述控制單元是下述的單元，即，作為所述負壓降低控制，執行使該內燃機運行的控制，以使其具有轉速變得比所述蒸發燃料處理促進控制中的所述內燃機的轉速低的傾向；也可以設為，所述控制單元是下述的單元，即，作為所述負壓降低控制，執行使該內燃機運行的控制，以使其具有扭矩變得比所述蒸發燃料處理促進控制中的所述內燃機的扭矩高的傾向。
進而，在本發明的汽車中，可以設為，包括檢測進氣溫度、燃料溫度、乘員室溫度和大氣溫度中的至少一個的溫度檢測單元；所述低溫狀態判定單元，是使用由所述溫度檢測單元檢測出的進氣溫度、燃料溫度、乘員室溫度和大氣溫度中的至少一個來判定所述預定的低溫狀態的單元。這樣一來，能夠更適當地判斷基于進氣溫度、燃料溫度、乘員室溫度、大氣溫度的低溫狀態，能夠應對該情況。
或者，在本發明的汽車中，可以設為，所述低溫條件判定單元，是根據有沒有由所述加溫單元對乘員室加溫的要求來判定所述預定的低溫狀態的單元。這樣一來，能夠基于有沒有對乘員室加溫的要求更適當地判斷預定的低溫狀態，能夠應對該情況。
另外，在本發明的汽車中，可以設為，包括能夠將來自所述內燃機的排氣的至少一部分提供給該內燃機的進氣系統的排氣供給單元；所述控制單元，在判定為處于所述預定的低溫狀態時，使所述內燃機運行，使得由所述排氣供給單元向所述進氣系統供給的所述排氣的供給比例變得比所述蒸發燃料處理促進控制中的供給比例大。這樣一來，能夠促進內燃機的預熱。此時，可以設為，包括冷卻預熱促進單元，其具有通過與大氣的熱交換來對冷卻介質進行冷卻的熱交換器，能夠進行通過使冷卻介質按照所述熱交換器、所述內燃機、所述排氣供給單元的一部分的順序循環，從而冷卻該內燃機和該排氣供給單元的一部分的冷卻工作，和使冷卻介質旁通所述熱交換器，僅在所述內燃機和所述排氣供給單元的一部分中循環，從而促進該內燃機的預熱的預熱促進工作；和預熱時控制單元，其在所述內燃機的預熱時，在判定為不是所述預定的低溫狀態時，控制該冷卻預熱促進單元以使得所述冷卻預熱促進單元通過所述冷卻工作而工作，在判定為是所述預定的低溫狀態時，控制該冷卻預熱促進單元以使得所述冷卻預熱促進單元通過所述預熱促進工作而工作。這樣一來，能夠進一步促進內燃機的預熱。
在本發明的汽車中，可以設為，包括對來自所述內燃機的動力進行無級變速然后傳遞給車軸(車橋)的無級變速傳遞單元。另外，在本發明的汽車中，可以設為，包括能夠使用來自所述內燃機的動力進行發電的發電機；和能夠使用由該發電機發電的電力進行驅動的電動機。此時，可以設為，包括連接在所述內燃機的輸出軸、連接在車軸上的驅動軸和所述發電機的旋轉軸這三根軸上，基于從該三根軸中的任意兩根軸輸入的動力和向所述任意兩根軸輸出的動力而向剩余的軸輸入動力和從該剩余的軸輸出動力的三軸式動力輸入輸出單元；所述電動機連結在所述車軸或與該車軸不同的車軸上。另外，可以設為，所述發電機是雙轉子電動發電機，其具有連接在所述內燃機的輸出軸上的第一轉子和連接在與車軸連結的驅動軸上的第二轉子，通過該第一轉子和第二轉子的電磁作用而相對旋轉；所述電動機連結在所述車軸或與該車軸不同的車軸上。
本發明的內燃機的控制方法，是包括下述裝置的汽車的所述內燃機的控制方法作為動力源的內燃機；蒸發燃料處理裝置，其通過吸附儲存用于給所述內燃機的燃料的燃料箱的蒸發燃料、并使用該內燃機的進氣系統的負壓將該吸附的蒸發燃料提供給該進氣系統，從而對該蒸發燃料進行處理；和加溫裝置，其將所述內燃機作為熱源對乘員室加溫；其中判定是否為預定的低溫狀態；在判定為不是所述預定的低溫狀態時，為了促進由所述蒸發燃料處理裝置進行的所述蒸發燃料的處理，與使所述內燃機運行以使所述進氣系統的負壓的程度變小的負壓降低控制相比，優先執行使所述內燃機運行以使該進氣系統的負壓的程度變大的蒸發燃料處理促進控制；在判定為是所述預定的低溫狀態時，比所述蒸發燃料處理促進控制優先執行所述負壓降低控制。
根據本發明的內燃機的控制方法，在判定為不是預定的低溫狀態時，為了促進通過吸附燃料箱的蒸發燃料、同時使用內燃機的進氣系統的負壓將吸附的蒸發燃料提供給進氣系統、來對蒸發燃料進行處理的蒸發燃料處理單元進行的蒸發燃料的處理，與使所述內燃機運行以使所述進氣系統的負壓的程度變小的負壓降低控制相比，優先執行使所述內燃機運行以使該進氣系統的負壓的程度變大的蒸發燃料處理促進控制。由此，能夠良好地進行不是預定的低溫狀態時的蒸發燃料的處理。另外，在判定為是預定的低溫狀態時，比蒸發燃料處理促進控制優先執行上述的負壓降低控制。由此，能夠謀求為使加溫單元起作用而使內燃機運行時的燃料消耗特性的提高，其中所述加溫單元將內燃機作為熱源從而對乘員室加溫。
圖1是表示作為本發明的一個實施例的混合動力汽車20的結構的概略的結構圖；圖2是表示發動機22的結構的概略的結構圖；圖3是表示發動機22的冷卻系統和空調裝置90的結構的一例的結構圖；圖4是表示預熱時驅動控制例程的一例的流程圖；圖5是表示電池50的電池溫度Tb與輸入輸出限制Win、Wout的關系的一例的說明圖；圖6是表示電池50的殘余容量(SOC)與輸入輸出限制Win、Wout的校正系數的關系的一例的說明圖；圖7是表示要求扭矩設定用圖表的一例的說明圖；圖8是表示使用蒸發燃料處理促進用的工作線對發動機22的目標轉速Ne*以及目標扭矩Te*進行設定的樣子的一例的說明圖；圖9是表示列線圖的一例的說明圖，其中所述列線圖表示動力分配綜合機構30的旋轉要素中的轉速與扭矩的力學性的關系；圖10是表示使用負壓降低用的工作線對發動機22的目標轉速Ne*以及目標扭矩Te*進行設定的樣子的一例的說明圖；圖11是表示變形例的混合動力汽車120的結構的概略的結構圖；圖12是表示變形例的混合動力汽車120的結構的概略的結構圖。
具體實施例方式
接下來，用實施例說明用于實施本發明的最佳方式。圖1是表示作為本發明的一個實施例的混合動力汽車20的結構的概略的結構圖。實施例的混合動力汽車20，如圖所示，包括發動機22，經由減震器28連接在作為發動機22的輸出軸的曲軸26上的3軸式動力分配綜合機構30，連接在動力分配綜合機構30上的能夠發電的電機MG1，安裝在連接在動力分配綜合機構30上作為驅動軸的齒圈軸32a上的減速器35，連接在該減速器35上的電機MG2，進行乘員室21的空氣調節的空調裝置90，和控制車輛整體的混合動力用電子控制單元70。
發動機22，由能夠通過例如汽油或輕油等烴類燃料輸出動力的內燃機構成，如圖2所示，經由節氣門124吸入由空氣濾清器122凈化了空氣，同時從燃料噴射閥126噴射汽油，從而將吸入的空氣與汽油混合，并經由進氣門128將該混合氣體吸入燃料室，通過由火花塞130產生的電火花使其爆炸燃燒，然后將被其能量推壓的活塞132的往復運動轉換為曲軸26的旋轉運動。來自發動機22的排氣，經由對一氧化碳(CO)、烴(HC)、氮的氧化物(NOx)等有害成分進行凈化的凈化裝置(三元催化劑)134向大氣排出。在該凈化裝置134的后級上，安裝有將排氣向進氣側供給的EGR管152；發動機22，能夠將作為不燃燒氣體的排氣向吸入側供給，從而將空氣、排氣和汽油的混合氣體吸入燃燒室。另外，在進氣歧管的節氣門124的后級上，安裝有來自填充有吸附燃料箱160的蒸發燃料的吸附劑的吸附罐162的清除管166，通過打開設置在清除管166上的清除閥164，通過進氣歧管的負壓將蒸發燃料吸入進氣歧管，作為混合氣體進行處理。
圖3是表示發動機22的冷卻系統和空調裝置90的結構的一例的結構圖。發動機22的冷卻系統主要包括帶風扇的散熱器170，其通過與大氣之間的熱交換，將對發動機22進行冷卻之后的冷卻水進行冷卻；和循環泵174，其設置在發動機22與散熱器170中循環的循環流道172上。在循環流道172的發動機22的下游側，設置有將冷卻水向對EGR閥154進行冷卻的EGR冷卻器158供給的分支管176，其中所述EGR閥154對EGR管152內的EGR氣體和向進氣側供給的排氣的供給量進行調節，來自EGR冷卻器158的冷卻水，被供給用于與空調裝置90的熱交換的加熱用熱交換器91，在加熱用熱交換器91中進行熱交換之后返回循環流道172。在循環流道172上，以冷卻水能夠旁通過散熱器170從而進行循環的方式，設置有三通閥178和旁通管179。
發動機22，由發動機用電子控制單元(以下簡稱為發動機ECU)24控制。經由未圖示的輸入端口將來自檢測發動機22的狀態的各種傳感器的信號輸入發動機ECU24。例如，經由輸入端口向發動機ECU24輸入有來自安裝在空氣濾清器122上的進氣溫度傳感器123的進氣溫度Ta；來自檢測曲軸26的旋轉位置的曲軸位置傳感器140的曲軸位置；來自檢測發動機22的冷卻水的溫度的水溫傳感器142的冷卻水溫；來自檢測凸輪軸的旋轉位置的凸輪位置傳感器144的凸輪位置，所述凸輪軸使向燃燒室進行進氣排氣的進氣門128和排氣門開閉；來自檢測節氣門124的位置的節氣門位置傳感器146的節氣門位置；來自檢測作為發動機22的負荷的吸入空氣量的真空傳感器148的吸入空氣量；來自檢測EGR管152內的EGR氣體的溫度的溫度傳感器156的EGR氣體溫度等。另外，從發動機ECU24，經由未示出的輸出端口輸出用于驅動發動機22的各種控制信號。例如，從發動機ECU24經由輸出端口輸出給燃料噴射閥126的驅動信號，給調節節氣門124的位置的節氣門電機136的驅動信號，給與點火器一體化的點火線圈138的控制信號，給能夠改變進氣門128的開閉定時的可變氣門定時機構150的控制信號，給調節向進氣側供給的排氣的供給量的EGR閥154的驅動信號，給清除閥164的驅動信號，和給發動機22的冷卻系統的循環泵174、三通閥178的驅動信號等。另外，發動機ECU24，與混合動力用電子控制單元70進行通信，通過來自混合動力用電子控制單元70的控制信號來運行控制發動機22，同時根據需要輸出與發動機22的運行狀態有關的數據。
動力分配綜合機構30，包括作為外齒齒輪的太陽齒輪31，配置在與該太陽齒輪31同心的圓上(同軸)的作為內齒齒輪的齒圈32，與太陽齒輪31嚙合同時與齒圈32嚙合的多個小齒輪33，和將多個小齒輪33保持得自轉以及公轉自如的行星架34；以太陽齒輪31、齒圈32和行星架34為旋轉要素構成進行差動作用的行星齒輪機構。動力分配綜合機構30，在行星架34上連結有發動機22的曲軸26，在太陽齒輪31上連結有電機MG1，在齒圈32上經由齒圈軸32a連結有減速器35；在電機MG1作為發電機而工作時，將從行星架34輸入的來自發動機22的動力根據其傳動比分配到太陽齒輪31側和齒圈32側；在電機MG1作為電動機而工作時，將從行星架34輸入的來自發動機22的動力和從太陽齒輪31輸入的來自電機MG1的動力綜合，向齒圈32側輸出。向齒圈32輸出的動力，從齒圈軸32a經由齒輪機構60和差速器62，最終向車輛的驅動輪63a、63b輸出。
電機MG1以及電機MG2，都由能夠作為發電機而驅動同時能夠作為電動機而驅動的周知的同步發電電動機構成，經由逆變器41、42與電池50進行電力的交換。連接逆變器41、42與電池50的電力線54，由各逆變器41、42共用的正極母線和負極母線構成，電機MG1、MG2之一發電的電力能夠由另一電機消耗。電機MG1、MG2都由電機用電子控制單元(以下稱作電機ECU)40驅動控制。向電機ECU40輸入驅動控制電機MG1、MG2所必須的信號，例如來自檢測電機MG1、MG2的轉子的旋轉位置的旋轉位置檢測傳感器43、44的信號或者由未圖示的電流傳感器檢測出的、施加到電機MG1、MG2上的相電流等，從電機ECU40輸出給逆變器41、42的開關控制信號。電機ECU40與混合動力用電子控制單元70進行通信，根據來自混合動力用電子控制單元70的控制信號驅動控制電機MG1、MG2，同時，根據需要將與電機MG1、MG2的運行狀態有關的數據向混合動力用電子控制單元70輸出。
電池50由電池用電子控制單元(以下稱作電池ECU)52管理。向電池ECU52輸入管理電池50所必須的信號，例如來自設置在電池50的端子間的未圖示的電壓傳感器的端子間電壓、來自安裝在與電池50的輸出端子連接的電力線54上的電流傳感器的充放電電流、來自安裝在電池50上的溫度傳感器51的電池溫度Tb等，并根據需要，通過通信將與電池50的狀態有關的數據向混合動力用電子控制單元70輸出。另外，為了管理電池50，電池ECU52還基于電流傳感器檢測出的充放電電流的累計值計算殘余容量(SOC)，并基于該殘余容量(SOC)和電池溫度Tb計算電池50的輸入輸出控制Win、Wout等。
空調裝置90，如圖1以及圖3所示，包括加熱用熱交換器91，其安裝在發動機22的冷卻系統上，進行與冷卻水的熱交換；鼓風機93，其將大氣(外部氣體)、乘員室21內的空氣向加熱用熱交換器91一側吸引，同時將由該加熱用熱交換器91的熱交換而被加溫的空氣向乘員室21吹出；切換機構92，其將由鼓風機93吸引的空氣切換為大氣或乘員室21內的空氣；安裝在乘員室21內的操作面板94；和空調用電子控制單元(下面簡稱為空調用ECU)98，其對裝置整體進行控制。在空調用ECU98內，通過未圖示的輸入端口輸入來自加熱器開關95的加熱器開關信號HSW和來自溫度傳感器97的乘員室溫度Tin等，其中所述加熱器開關95被安裝在操作面板94上，操作加熱器的開/關，所述溫度傳感器97被安裝在操作面板94上，檢測乘員室21內的溫度；并基于這些輸入信號驅動控制鼓風機93，以使乘員室溫度Tin變為所設定的溫度。另外，空調用ECU98與混合動力用電子控制單元70進行通信，根據需要將與空調裝置90的狀態有關的數據向混合動力用電子控制單元70輸出。
混合動力用電子控制單元70由以CPU72為中心的微處理器構成，除CPU72之外還包括儲存處理例程的ROM74、暫時儲存數據的RAM76、未圖示的輸入輸出端口以及通信端口。通過輸入端口向混合動力用電子控制單元70輸入有來自點火開關80的點火信號，來自檢測變速桿81的操作位置的變速位置傳感器82的變速位置SP，來自檢測加速踏板83的踩下量的加速踏板位置傳感器84的加速器開度Acc，來自檢測制動踏板85的踩下量的制動踏板位置傳感器86的制動踏板位置BP，和來自車速傳感器88的車速V等。如上所述，混合動力用電子控制單元70，通過通信端口與發動機ECU24、電機ECU40和電池ECU52連接在一起，與發動機ECU24、電機ECU40和電池ECU52進行各種控制信號、數據的交換。
這樣構成的實施例的混合動力汽車20，基于與駕駛者對加速踏板83的踩下量相對應的加速器開度Acc和車速V，計算應當向作為驅動軸的齒圈軸32a輸出的要求扭矩，對發動機22、電機MG1和電機MG2進行運行控制，以將與該要求扭矩相對應的要求動力向齒圈軸32a輸出。作為發動機22、電機MG1和電機MG2的運行控制，包括扭矩變換模式其中以從發動機22輸出與要求動力相當的動力的方式對發動機22運行控制，同時以通過動力分配綜合機構30、電機MG1和電機MG2對從發動機22輸出的動力的全部進行扭矩變換后向齒圈軸32a輸出的方式對電機MG1、電機MG2驅動控制；充放電運行模式其中以從發動機22輸出與要求動力和電池50的充放電所必需的電力的和相當的動力的方式對發動機22運行控制，同時伴隨著電池50的充放電，以隨著從發動機22輸出的動力的全部或者一部分由動力分配綜合機構30、電機MG1和電機MG2進行的扭矩變換，從而將要求動力向齒圈軸32a輸出的方式，對電機MG1、電機MG2驅動控制；電機運行模式，其中以使發動機22的運行停止，向齒圈軸32a輸出來自電機MG2的與要求動力相當的動力的方式進行運行控制。
接下來，對于這樣構成的實施例的混合動力汽車20的動作，特別是發動機22的預熱時的動作進行說明。圖4是表示由混合動力用電子控制單元70執行的預熱時驅動控制例程的一例的流程圖。該例程每隔預定時間(例如每隔數毫秒)反復執行。
在執行預熱時驅動控制例程時，混合動力用電子控制單元70的CPU72首先執行輸入控制所必需的數據的處理(步驟S100)，其中所述數據包括來自加速踏板位置傳感器84的加速器開度Acc，來自車速傳感器88的車速V，電機MG1、MG2的轉速Nm1、Nm2，進氣溫度Ta，加溫要求Hq，充放電要求功率Pb*，電池50的輸入輸出限制Win、Wout等。這里，電機MG1、MG2的轉速Nm1、Nm2，將基于由旋轉位置檢測傳感器43、44檢測出的電機MG1、MG2的轉子的旋轉位置而計算出的轉速通過通信從電機ECU40輸入。另外，進氣溫度Ta，將由進氣溫度傳感器123檢測出的溫度通過通信從發動機ECU24輸入。進而，加溫要求Hq，基于來自加熱器開關95的加熱器開關信號HSW通過通信將從空調用ECU98所輸出的值輸入而獲得。另外，充放電要求功率Pb*，將基于電池50的殘余容量(SOC)而設定的值通過通信從電池ECU52輸入。電池50的輸入輸出限制Win、Wout，將基于溫度傳感器51檢測出的電池50的電池溫度Tb和電池50的殘余容量(SOC)而設定的值通過通信從電池ECU52輸入。這里，電池50的輸入輸出限制Win、Wout可以基于電池溫度Tb從而設定輸入輸出限制Win、Wout的基本值，基于電池50的殘余容量(SOC)從而設定輸出限制用校正系數和輸入限制用校正系數，并在所設定的輸入輸出限制Win、Wout的基本值上乘以校正系數從而設定輸入輸出限制Win、Wout的值。在圖5中表示電池溫度Tb與輸入輸出限制Win、Wout的關系的一例，在圖6中表示電池50的殘余容量(SOC)與輸入輸出限制Win、Wout的校正系數的關系的一例。
在如此輸入數據后，基于所輸入的加速器開度Acc和車速V，設定作為車輛所要求的扭矩而應該向齒圈軸32a輸出的要求扭矩Tr*和發動機22所要求的要求功率Pe*，其中所述齒圈軸32a作為連結在驅動輪63a、63b上的驅動軸(步驟S110)。在實施例中，要求扭矩Tr*是這樣設定的預先設定加速器開度Acc、車速V和要求扭矩Tr*之間的關系，然后作為要求扭矩設定用圖存儲在ROM74中，在給出加速器開度Acc和車速V時，從存儲的圖中導出對應的要求扭矩Tr*。圖7表示要求扭矩設定用圖的一例。要求功率Pe*可以由在設定的要求扭矩Tr*上乘以齒圈軸32a的轉速Nr得到的值、電池50所要求的充放電要求功率Pb*與損失Loss的和進行計算。另外，齒圈軸32a的轉速Nr能夠通過在車速V上乘以換算系數k而求得，也能夠通過用電機MG2的轉速Nm2除以減速器35的傳動比Gr而求得。
接下來，將輸入的進氣溫度Ta與閾值Tref相比較(步驟S120)，同時通過加溫要求Hq判斷有沒有加溫要求，從而判斷是否是低溫狀態(步驟S130)。這里，閾值Tref，被設定為燃料箱160的燃料的氣化比較少的溫度，例如可以使用5℃或10℃等的溫度。在進氣溫度Ta為閾值Tref以上時，或者進氣溫度Ta小于閾值Tref但沒有加溫要求時，判斷為不是低溫狀態，選擇下述的工作線(下面稱為蒸發燃料處理促進用的工作線)(步驟S140)增大進氣歧管的負壓，使得容易吸引附著在吸附罐162內的蒸發燃料，從而促進蒸發燃料的處理；并使用該蒸發燃料處理促進用的工作線設定發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*(步驟S180)。在圖8中表示使用蒸發燃料處理促進用的工作線設定發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*的樣子的一例。如圖所示，發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*，可以通過要求功率P*為一定值的曲線與蒸發燃料處理促進用的工作線的交點來求出。另外，對于蒸發燃料處理促進用的工作線在后面敘述。
接下來，使用設定的目標轉速Ne*、齒圈軸32a的轉速Nr(Nm2/Gr)和動力分配綜合機構30的傳動比ρ，通過下式(1)計算電機MG1的目標轉速Nm1*，同時基于計算出的目標轉速Nm1*和現在的轉速Nm1，通過下式(2)計算電機MG1的扭矩指令Tm1*(步驟S190)。這里，式(1)是相對于動力分配綜合機構30的旋轉要素的力學關系式。將表示動力分配綜合機構30的旋轉要素的轉速和扭矩的力學性的關系的列線圖表示在圖9中。圖中，左邊的S軸表示電機MG1的轉速Nm1即太陽齒輪31的轉速，C軸表示發動機22的轉速Ne即行星架34的轉速，R軸表示電機MG2的轉速Nm2乘以減速器35的傳動比Gr所得的齒圈32的轉速Nr。式(1)使用該列線圖可以很容易地導出。另外，R軸上的2個粗線箭頭，表示當使發動機22在目標轉速Ne*以及目標扭矩Te*的運行點穩定運行時，從發動機22輸出的扭矩Te*所傳遞到齒圈軸32a上的扭矩；和從電機MG2輸出的扭矩Tm2*經由減速器35作用在齒圈軸32a上的扭矩。另外，式(2)是用于以目標轉速Nm1*使電機MG1旋轉的反饋控制的關系式，式(2)中，右邊第2項的“k1”是比例項的增益，右邊第3項的“k2”是積分項的增益。
Nm1*＝Ne*·(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr·ρ) (1)Tm1*＝前一次Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)在這樣計算電機MG1的目標轉速Nm1*和扭矩指令Tm1*之后，將電池50的輸出限制Wout和由計算出的電機MG1的扭矩指令Tm1*乘以現在的電機MG1的轉速Nm1所得的電機MG1的消耗功率(發電功率)的差，再除以電機MG2的轉速Nm2，由此通過下式(3)以及式(4)計算出作為可以從電機MG2輸出的扭矩的上下限的扭矩限制Tmin、Tmax(步驟S200)，同時使用要求扭矩Tr*、扭矩指令Tm1*和動力分配綜合機構30的傳動比ρ，通過式(5)計算作為應該從電機MG2輸出的扭矩的暫時電機扭矩Tm2tmp(步驟S210)，并通過計算出的扭矩限制Tmin、Tmax限制暫時電機扭矩Tm2tmp來設定電機MG2的扭矩指令Tm2*(步驟S220)。通過這樣地設定電機MG2的扭矩指令Tm2*，可以將朝向作為驅動軸的齒圈軸32a輸出的要求扭矩Tr*設定為被限制在電池50的輸入輸出限制Win、Wout的范圍內的扭矩。另外，式(5)從上述的圖9的列線圖可以很容易地導出。
Tmin＝(Win-Tm1*·Nm1)/Nm2 (3)Tmax＝(Wout-Tm1*·Nm1)/Nm2(4)Tm2tmp＝(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)在這樣設定發動機22的目標轉速Ne*、目標扭矩Te*和電機MG1、電機MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*之后，分別將發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*發送到發動機ECU24，將電機MG1、MG2的扭矩指令Tm1*、Tm2*發送到電機ECU40(步驟S230)，然后結束預熱時驅動控制例程。接收了目標轉速Ne*和目標扭矩Te*的發動機ECU24，進行發動機22的燃料噴射控制、點火控制等控制以使發動機22在由目標轉速Ne*和目標扭矩Te*所示的運行點運轉。另外，接收了扭矩指令Tm1*、Tm2*的電機ECU40，進行逆變器41、42的開關元件的開關控制以用扭矩指令Tm1*驅動電機MG1、用扭矩指令Tm2*驅動電機MG2。
另一方面，當在步驟S120、S130中判斷為進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，判斷為是低溫狀態，作為加溫用EGR量，設定比使用蒸發燃料處理促進用的工作線對發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)進行設定的通常時更多的EGR量(步驟S150)，并設定為預熱用循環模式，以驅動發動機22的冷卻系統的三通閥178，使冷卻水旁通(bypass)過散熱器170(步驟S160)。通過這樣增多EGR量，或者將冷卻系統切換為預熱用循環模式，可以將排氣的熱量導向加熱用熱交換器91。然后，選擇使進氣歧管的負壓比蒸發燃料處理促進用的工作線降低的負壓降低用的工作線(步驟S170)，使用所選擇的負壓降低用的工作線設定發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*(步驟S180)，然后進行步驟S190之后的處理，結束預熱時驅動控制例程。將使用負壓降低用的工作線對發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*進行設定的樣子的一例表示在圖10中。在圖中，實線表示負壓降低用的工作線，單點劃線表示蒸發燃料處理促進用的工作線。如圖所示，發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*，能夠由要求功率P*為一定值的曲線與負壓降低用的工作線的交點來求出。使用負壓降低用的工作線而設定的發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)，與使用蒸發燃料處理促進用的工作線而設定的運行點相比，轉速低、扭矩大。在由發動機ECU24進行的發動機22的控制中，具體而言，當在以使用負壓降低用的工作線而設定的目標運行點使發動機22運行時，與在以使用蒸發燃料處理促進用的工作線而設定的目標運行點運行時相比，是通過使節氣門124的開度增大從而進行的。即，蒸發燃料處理促進用的工作線，如前所述，為了增大進氣歧管的負壓、使得容易吸引吸附在吸附罐162內的蒸發燃料、促進蒸發燃料的處理，以減小節氣門124的開度、同時增大發動機22的轉速的方式設定發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*。因此，通過使用負壓降低用的工作線設定發動機22的目標運行點從而進行控制，能夠使發動機22在更高效的運行點運行。其結果，能夠謀求燃料消耗特性的提高。另一方面，在使用負壓降低用的工作線設定發動機22的目標運行點從而進行控制時，會有燃料箱160的蒸發燃料的處理的程度降低、排放惡化的擔心。但是，由于燃料箱160的中的燃料氣化受溫度影響，在進氣溫度Ta小于閾值Tref時燃料箱160的中的燃料氣化的程度也變低，所以在進氣溫度Ta小于閾值Tref時的預熱中，即使相對于促進燃料箱160的蒸發燃料的處理的控制，優先進行促進預熱的控制，即降低進氣歧管的負壓的控制，排放也不會惡化。在實施例中，基于這樣的理由，在進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，使用負壓降低用的工作線來設定發動機22的目標轉速Ne*和目標扭矩Te*。
根據以上所說明的實施例的混合動力汽車20，在進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，使用負壓降低用的工作線來設定發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)，從而控制發動機22、電機MG1、電機MG2，所以與執行促進燃料箱160的蒸發燃料的處理的控制的情況相比，能夠不導致排放的惡化地提高發動機22的預熱時的燃料消耗特性。另外，在進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，使EGR量比通常時多，從而將排氣的熱量引導到加熱用熱交換器91，所以能夠迅速地向乘員室21供給暖氣。而且，不僅增加這樣的EGR量，而且設定為預熱用循環模式，以使發動機22的冷卻系統的冷卻水旁通過散熱器170，所以能夠更多地將排氣的熱量引導到加熱用熱交換器91，能夠更迅速地向乘員室21供給暖氣。當然，在進氣溫度Ta為閾值Tref以上，或者雖然進氣溫度Ta小于閾值Tref但沒有加溫要求時，使用蒸發燃料處理促進用的工作線來設定發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)，從而控制發動機22、電機MG1、電機MG2，所以能夠使得排放良好。
在實施例的混合動力汽車20中，在進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，使用負壓降低用的工作線來設定發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)，但可以只要進氣溫度Ta小于閾值Tref，不論是否有加溫要求，都使用負壓降低用的工作線來設定發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)。
在實施例的混合動力汽車20中，在進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，判斷為是低溫狀態，使用負壓降低用的工作線來設定發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)，但也可以代替進氣溫度Ta，在燃料箱160的燃料溫度、乘員室21的乘員室溫度、車外的大氣溫度等任意一個比分別設定的閾值低時，判斷為是低溫狀態，使用負壓降低用的工作線來設定發動機22的目標運行點(目標轉速Ne*和目標扭矩Te*)。在該低溫狀態的判斷中，可以包含加溫要求的有無，也可以不包含。
在實施例的混合動力汽車20中，在進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，使EGR量比通常時多，從而將排氣的熱量導到加熱用熱交換器91，但也可以不使EGR量比通常時多。當然，在不包括向進氣側供給排氣的EGR管152的汽車中，不必進行與EGR量有關的處理。
在實施例的混合動力汽車20中，在進氣溫度Ta小于閾值Tref并且有加溫要求時，將發動機22的冷卻系統切換為預熱用循環模式，但也可以不將發動機22的冷卻系統切換為預熱用循環模式。
在實施例的混合動力汽車20中，在發動機22的預熱時執行圖4所例示的預熱時驅動控制例程，但在發動機22的預熱結束后，也可以執行同樣的處理。此時，不必進行步驟S150的使EGR量比通常時更多的處理和步驟S160的將發動機22的冷卻系統切換為預熱用循環模式的處理。
在實施例的混合動力汽車20中，用減速器35使電機MG2的動力變速然后輸出給齒圈軸32a，但如圖11的變形例的混合動力汽車120所例示，也可以將電機MG2的動力連接在與齒圈軸32a所連接的車橋(驅動輪63a、63b連接的車橋/車軸)不同的車橋(圖11中的連接在車輪64a、64b上的車橋)上。
在實施例的混合動力汽車20中，將發動機22的動力經由動力分配綜合機構30向連接在驅動輪63a、63b上的作為驅動軸的齒圈軸32a輸出，但也可以如圖12的變形例的混合動力汽車220所例示，包括雙轉子電動機230，其具有連接在發動機22的曲軸26上的內轉子232，和連接在向驅動輪63a、63b輸出動力的驅動軸上的外轉子234，并向驅動軸傳遞發動機22的動力的一部分，同時將殘余的動力轉換成電力。
實施例的混合動力汽車20和上述的變形例，能夠將來自發動機22的動力通過動力分配綜合機構30、電機MG1、電機MG2無級變速，然后向作為驅動軸的齒圈軸32a輸出。因此，只要能夠對來自發動機22的動力無級變速然后傳遞給連接在車橋上的驅動軸即可，所以也能夠應用于將來自發動機22的動力通過例如CVT等無級變速機變速然后向車橋側傳遞的汽車。
在實施例中，對搭載了發動機22、電機MG1、電機MG2的混合動力汽車進行了說明，但只要是具備內燃機作為動力源的汽車，在沒有搭載電動機、發電機的汽車等任何結構的汽車中都能應用。
上面，使用實施例對本發明的最佳實施方式進行了說明，但本發明并不局限于該實施例，在不脫離本發明的主旨的范圍內，當然可以以各種方式實施。
本發明能夠應用于汽車制造工業。
權利要求
1.一種汽車，該汽車具備內燃機作為動力源，其特征在于，包括蒸發燃料處理單元，其通過吸附儲存給所述內燃機的燃料的燃料箱的蒸發燃料、并使用該內燃機的進氣系統的負壓將該吸附的蒸發燃料提供給該進氣系統，從而對該蒸發燃料進行處理；加溫單元，其將所述內燃機作為熱源對乘員室加溫；低溫狀態判定單元，其判定是否為預定的低溫狀態；和控制單元，其在通過所述低溫狀態判定單元判定為不是所述預定的低溫狀態時，為了促進由所述蒸發燃料處理單元進行的所述蒸發燃料的處理，與使所述內燃機運行以使所述進氣系統的負壓的程度變小的負壓降低控制相比，優先執行使所述內燃機運行以使該進氣系統的負壓的程度變大的蒸發燃料處理促進控制；在通過所述低溫狀態判定單元判定為是所述預定的低溫狀態時，比所述蒸發燃料處理促進控制優先執行所述負壓降低控制。
2.如權利要求1所述的汽車，其特征在于所述控制單元，在所述內燃機的預熱時，在判斷為是所述預定的低溫狀態時，執行所述負壓降低控制。
3.如權利要求1或2所述的汽車，其特征在于所述控制單元，作為所述負壓降低控制，執行使用比所述蒸發燃料處理促進控制中的節氣門開度大的節氣門開度來使所述內燃機運行的控制。
4.如權利要求1或2所述的汽車，其特征在于所述控制單元，作為所述負壓降低控制，執行使該內燃機運行的控制，以使其具有轉速變得比所述蒸發燃料處理促進控制中的所述內燃機的轉速低的傾向。
5.如權利要求1或2所述的汽車，其特征在于所述控制單元，作為所述負壓降低控制，執行使該內燃機運行的控制，以使該內燃機具有扭矩變得比所述蒸發燃料處理促進控制中的所述內燃機的扭矩高的傾向。
6.如權利要求1～5中的任意一項所述的汽車，其特征在于包括檢測進氣溫度、燃料溫度、乘員室溫度和大氣溫度中的至少一個的溫度檢測單元；所述低溫狀態判定單元，是使用由所述溫度檢測單元檢測出的進氣溫度、燃料溫度、乘員室溫度和大氣溫度中的至少一個來判定所述預定的低溫狀態的單元。
7.如權利要求1～6中的任意一項所述的汽車，其特征在于所述低溫狀態判定單元，是根據有沒有由所述加溫單元對乘員室加溫的要求來判定所述預定的低溫狀態的單元。
8.如權利要求1～7中的任意一項所述的汽車，其特征在于包括能夠將來自所述內燃機的排氣的至少一部分提供給該內燃機的進氣系統的排氣供給單元；所述控制單元，在判定為處于所述預定的低溫狀態時，使所述內燃機運行，使得由所述排氣供給單元向所述進氣系統供給的所述排氣的供給比例變得比所述蒸發燃料處理促進控制中的供給比例大。
9.如權利要求8所述的汽車，其特征在于，包括冷卻預熱促進單元，其具有通過與大氣的熱交換來對冷卻介質進行冷卻的熱交換器，能夠進行通過使冷卻介質按照所述熱交換器、所述內燃機、所述排氣供給單元的一部分的順序循環，從而冷卻該內燃機和該排氣供給單元的一部分的冷卻工作；和使冷卻介質旁通所述熱交換器，僅在所述內燃機和所述排氣供給單元的一部分中循環，從而促進該內燃機的預熱的預熱促進工作；和預熱時控制單元，其在所述內燃機的預熱時，在判定為不是所述預定的低溫狀態時，控制該冷卻預熱促進單元以使得所述冷卻預熱促進單元通過所述冷卻工作而工作；在判定為是所述預定的低溫狀態時，控制該冷卻預熱促進單元以使得所述冷卻預熱促進單元通過所述預熱促進工作而工作。
10.如權利要求1～9中的任意一項所述的汽車，其特征在于包括對來自所述內燃機的動力進行無級變速然后傳遞給車軸的無級變速傳遞單元。
11.如權利要求1～9中的任意一項所述的汽車，其特征在于，包括能夠使用來自所述內燃機的動力進行發電的發電機；和能夠使用由該發電機發電的電力進行驅動的電動機。
12.如權利要求11所述的汽車，其特征在于包括連接在所述內燃機的輸出軸、連接在車軸上的驅動軸和所述發電機的旋轉軸這三根軸上，基于從該三根軸中的任意兩根軸輸入的動力和向所述任意兩根軸輸出的動力而向剩余的軸輸入動力和從該剩余的軸輸出動力的三軸式動力輸入輸出單元；所述電動機連結在所述車軸或與該車軸不同的車軸上。
13.如權利要求11所述的汽車，其特征在于所述發電機是雙轉子電動發電機，其具有連接在所述內燃機的輸出軸上的第一轉子和連接在與車軸連結的驅動軸上的第二轉子，通過該第一轉子和第二轉子的電磁作用而相對旋轉；所述電動機連結在所述車軸或與該車軸不同的車軸上。
14.一種內燃機的控制方法，它是包括下述裝置的汽車的所述內燃機的控制方法作為動力源的內燃機；蒸發燃料處理裝置，其通過吸附儲存給所述內燃機的燃料的燃料箱的蒸發燃料、并使用該內燃機的進氣系統的負壓將該吸附的蒸發燃料提供給該進氣系統，從而對該蒸發燃料進行處理；和加溫裝置，其將所述內燃機作為熱源對乘員室加溫；其特征在于判定是否為預定的低溫狀態；在判定為不是所述預定的低溫狀態時，為了促進由所述蒸發燃料處理裝置進行的所述蒸發燃料的處理，與使所述內燃機運行以使所述進氣系統的負壓的程度變小的負壓降低控制相比，優先執行使所述內燃機運行以使該進氣系統的負壓的程度變大的蒸發燃料處理促進控制；在判定為是所述預定的低溫狀態時，比所述蒸發燃料處理促進控制優先執行所述負壓降低控制。
全文摘要
在進氣溫度(Ta)為閾值(Tref)以上時，使用增大進氣歧管的負壓以促進蒸發燃料的處理的工作線設定發動機目標運行點從而進行控制；在進氣溫度(Ta)小于閾值(Tref)并且有加溫要求時，增加EGR量，同時使冷卻系統切換為將散熱器旁通的預熱用循環模式，使用減小進氣歧管的負壓且燃料消耗特性較高的工作線設定發動機目標運行點從而進行控制。由此，能夠提高預熱時的燃料消耗特性。
文檔編號F02M25/08GK101023257SQ20048004401
公開日2007年8月22日 申請日期2004年9月17日 優先權日2004年9月17日
發明者海田啟司 申請人:豐田自動車株式會社