[0001] 本发明涉及在串联混合动力车的发电用的内燃机中的、内燃机启动后的催化剂暖机控制。

[0002] 专利文献1中公开了如下技术，即，作为将内燃机及电动发电机这两者设为行驶驱动源的混合动力车辆的内燃机的催化剂暖机控制，在位于排气系统的上游侧的第1催化剂的暖机运转中以及位于下游侧的第2催化剂的暖机运转中，使内燃机的负荷等运转条件不同。

[0003] 然而，在该在先技术中，形成为如下结构，即，如果内燃机的请求输出根据车辆行驶状态而减小，则即使催化剂暖机未完毕也使内燃机停止。因此，未必能够充分实现内燃机的排气净化。

[0004] 专利文献2也同样地为如下结构，即，在催化剂暖机运转中对内燃机请求的输出减小时使内燃机停止。此外，专利文献2中作为并非优选的对比例而记载了直至催化剂暖机完毕为止使内燃机的运转持续的例子，但仅公开了相当于上游侧催化剂的1个催化剂，并未考虑多个催化剂。

[0005] 专利文献1：日本特开2016‑112962号公报

[0006] 专利文献2：日本特开2016‑120853号公报

[0015] 下面，基于附图对本发明的一个实施例详细进行说明。图1表示作为本发明的一个实施例的内燃机1的系统结构。该内燃机1用于发电而搭载于串联混合动力车。串联混合动力车是由内燃机所驱动的发电机进行发电并利用发电所得的电力对电动机进行驱动而进行行驶的形式的混合动力车辆。即，串联混合动力车构成为具有：主要作为发电机而执行动作的发电用电动发电机；用作根据电力请求对该发电用电动发电机进行驱动的发电用内燃机的内燃机1；主要作为电机执行动作而对驱动轮进行驱动的行驶用电动发电机；暂时蓄积发电所得的电力的电池；以及在电池与各电动发电机之间进行电力变换的逆变装置。

[0016] 如图1所示，一个实施例的内燃机1是4冲程循环的火花点火式汽油内燃机，具有涡轮增压器2。在内燃机1的排气通路7配置有涡轮增压器2的排气涡轮3，在该排气涡轮3的下游侧，例如按顺序配置有利用三元催化剂的上游侧催化剂转换器8以及下游侧催化剂转换器9。通常，上游侧催化剂转换器8在发动机室内安装于排气涡轮3的出口部，下游侧催化剂转换器9配置于车辆的地板下。在排气通路7的更下游侧设置有排气消声器11，经由该排气消声器11使得排气通路7向外部敞开。

[0017] 上述涡轮增压器2具有为了控制增压压力而将排气涡轮3的出口侧与入口侧连通的旁通通路4a、以及对该旁通通路4a进行开闭的电动型废气旁通阀4。

[0018] 在内燃机1的进气通路14配置有上述涡轮增压器2的压缩机6，在比该压缩机6更靠下游侧，配置有对吸入空气量进行控制的电子控制型的节流阀15。上述节流阀15位于总管部16的入口部，在比该总管部16更靠下游侧的位置，进气通路14作为进气岐管而针对各气缸分支。在上述总管部16的上游侧即与压缩机6之间设置有对增压进气进行冷却的例如水冷式的中间冷却器17。另外，总管部16具有对总管部16内的进气压力(增压压力)进行检测的压力传感器18。

[0019] 此外，在本发明中，内燃机1可以是不具有增压器的自然进气机构。

[0020] 在上述进气通路14的最上游部配置有空气滤清器23，在该空气滤清器23的下游侧配置有进行吸入空气量的检测的空气流量计24。

[0021] 在上述排气通路7与上述进气通路14之间，设置有用于使排气的一部分向进气系统回流的排气回流通路26。该排气回流通路26的成为上游端的一端从排气通路7的上游侧催化剂转换器8的下游侧分支。而且，成为下游端的另一端在压缩机6上游侧的位置与进气通路14连接。在上述排气回流通路26的中途夹设有根据运转条件对开度进行可变控制的排气回流控制阀27，并且，在比该排气回流控制阀27更靠排气通路7侧的位置，设置有进行回流排气的冷却的EGR气体冷却器28。

[0022] 在上述上游侧催化剂转换器8的入口侧设置有空燃比传感器31，在上述下游侧催化剂转换器9的入口侧设置有氧传感器32。在下游侧催化剂转换器9的出口侧配置有排气温度传感器33。

[0023] 上述内燃机1由发动机控制器12综合控制。除了上述空气流量计24、压力传感器18等以外，用于检测内燃机旋转速度的曲轴转角传感器34、检测冷却水温的水温传感器35、检测由驾驶者操作的加速器踏板的踩踏量的加速器开度传感器36等各种传感器类的检测信号被输入至发动机控制器12。发动机控制器12基于上述检测信号而将来自燃料喷射阀37的燃料喷射量、喷射时机以及火花塞38的点火时机、节流阀15的开度、废气旁通阀4的开度、排气回流控制阀27的开度等控制为最佳。另外，并未进行详细图示，但实施例的内燃机1具有对进气阀41的阀定时进行变更的进气侧可变阀定时机构以及对排气阀42的阀定时进行变更的排气侧可变阀定时机构，发动机控制器12还适当地对上述可变阀定时机构进行控制。

[0024] 而且，在内燃机1的冷启动时，发动机控制器12为了使催化剂转换器8、9在早期活化而执行规定的催化剂暖机控制。

[0025] 图2的流程图表示发动机控制器12进行的催化剂暖机控制的处理流程。该图2所示的流程与内燃机1的启动一起开始。此外，在车辆起步后，产生发电请求而使得内燃机1启动。首先，在步骤1中，在内燃机1启动时判定上游侧催化剂转换器8是否大于或等于催化剂活性温度。这是基于上一次的行程结束时(即切断时)的催化剂温度的信息(其根据排气温度传感器33的检测温度而求出)、以及从该上一次的行程结束起的经过时间而推定催化剂温度，对该催化剂温度与规定的阈值(相当于催化剂活性温度)进行对比而进行判定的。如果上游侧催化剂转换器8达到活性温度，则立即进入后述的步骤4以后的处理。

[0026] 在小于活性温度的情况下，即，如果上游侧催化剂转换器8处于未暖机状态，则从步骤1进入步骤2，进行用于催化剂暖机的大幅的点火时机滞后，并且以较低的负荷及较低的内燃机旋转速度使内燃机1运转。因点火时机滞后而使得排气温度升高，并且使得燃烧重心处于滞后侧，由此促进催化剂特别是上游侧催化剂转换器8的暖机。

[0027] 接下来，进入步骤3，进行上游侧催化剂转换器8的暖机状态的推定。具体而言，基于内燃机1的旋转速度、负荷、点火时机(滞后量)、进气阀41及排气阀42的阀定时、排气回流率、燃料喷射时机、燃烧压力等参数而求出每个周期投入至上游侧催化剂转换器8的热量(换言之，从排气端口流出并向上游侧催化剂转换器8移动的热量)，并且按顺序对其进行累计计算。而且，将向该上游侧催化剂转换器8的投入热量与规定的阈值(Q1)进行对比，如果大于或等于阈值(Q1)，则判定为上游侧催化剂转换器8的暖机完毕。直至投入热量达到规定的阈值(Q1)为止，从步骤3向步骤2返回，持续进行伴随着大幅的点火时机滞后的较低速/较低负荷的运转。而且，反复进行步骤3的暖机完毕的判定。在该期间，即使不存在对内燃机1指示的发电请求，内燃机1也不停止，而是持续进行运转。此外，作为步骤3的判定中的投入热量的阈值(Q1)，可以根据步骤1中求出的启动时的上游侧催化剂转换器8的温度而可变进行设定，也可以无论启动时的上游侧催化剂转换器8的温度如何都设为恒定。

[0028] 如果判定为上游侧催化剂转换器8的暖机完毕，则从步骤3进入步骤4，结束点火时机滞后且相对地提高旋转速度及负荷而使得内燃机1的运转持续。换言之，使点火时机处于MBT附近，并且设为最佳油耗点附近的旋转速度及负荷。即，为了避免过度的油耗恶化并且为了下游侧催化剂转换器9的催化剂暖机，使得内燃机1的运转持续。此外，在内燃机1启动时上游侧催化剂转换器8的推定温度大于或等于阈值的情况下，立即开始使得步骤4中的点火时机处于MBT点附近的最佳油耗点附近处的运转。

[0029] 在接下来的步骤5中，进行下游侧催化剂转换器9的暖机状态的推定。具体而言，与步骤3相同地，基于内燃机1的旋转速度、负荷、点火时机、进气阀41及排气阀42的阀定时、排气回流率、燃料喷射时机、燃烧压力等参数而求出每个周期投入至下游侧催化剂转换器9的热量(换言之，从排气端口流出并经由上游侧催化剂转换器8而向下游侧催化剂转换器9移动的热量)，并且按顺序对其进行累计计算。而且，将向该下游侧催化剂转换器9的投入热量与规定的阈值(Q2)进行对比，如果大于或等于阈值(Q2)，则判定为下游侧催化剂转换器9的暖机完毕。直至投入热量达到规定的阈值(Q2)为止，从步骤5向步骤4返回，使未伴随着点火时机滞后的最佳油耗点附近处的运转持续。而且，反复进行步骤5的暖机完毕的判定。在该期间，即使不存在对内燃机1指示的发电请求，内燃机1也不停止而持续运转。此外，作为步骤5的判定中的投入热量的阈值(Q2)，可以根据启动时的下游侧催化剂转换器9的温度(可以与上游侧催化剂转换器8不同地推定、或者可以根据上游侧催化剂转换器8的推定温度而求出)可变地进行设定，也可以无论启动时的下游侧催化剂转换器9的温度如何都设为恒定。

[0030] 如果判定为下游侧催化剂转换器9的暖机完毕，则从步骤5进入步骤6，许可与发电请求相应的内燃机1的停止。由此，在不存在发电请求的阶段，内燃机1停止。

[0031] 此外，在催化剂转换器8、9的暖机暂时完毕之后，以使得催化剂温度不低于活性温度的方式，适当地对内燃机1的运转进行控制。

[0032] 这样，在该实施例中，直至在内燃机1的最初的启动后上游侧催化剂转换器8及下游侧催化剂转换器9这两者的暖机完毕为止，无论发电请求如何而使得内燃机1的运转持续。因此，能够可靠地获得基于上游侧催化剂转换器8及下游侧催化剂转换器9的排气净化性能。

[0033] 另外，直至上游侧催化剂转换器8暖机完毕为止，进行伴随着大幅的点火时机滞后的较低速/较低负荷的运转，因此上游侧催化剂转换器8在早期实现活化，并且直至上游侧催化剂转换器8实现活化为止的期间的排气性能的恶化变为最小限度。并且，在上游侧催化剂转换器8暖机完毕之后，进行基于MBT点附近的通常点火时机的最佳油耗点附近的运转，因此能够抑制油耗恶化，并且实现下游侧催化剂转换器9的活化。

[0034] 图3以模块图表示上述催化剂暖机控制，控制的内容与图2的流程图相比未发生变化。模块B1所示的上一次的行程结束时(切断时)的上游侧催化剂转换器8的催化剂温度的信息(其取决于排气温度传感器33的检测温度)、以及从该上一次的行程结束起的经过时间输入至模块B2，在模块B2中对内燃机1启动时的上游侧催化剂转换器8的催化剂温度进行计算。在模块B3中，将计算出的上游侧催化剂转换器8的催化剂温度与模块B4中设定的阈值(标准)进行对比而进行暖机判定。如果未暖机，则以前述方式进行伴随着点火时机滞后的低速/低负荷的运转。

[0035] 在模块B5中，利用从模块B6输入的各种参数(旋转速度、负荷、点火时机(滞后量)、阀定时、排气回流率、燃料喷射时机、燃烧压力)对投入至上游侧催化剂转换器8的热量进行运算。在模块B7中，将计算出的投入热量与模块B8中设定的阈值(标准)Q1进行对比。如果达到阈值Q1，则以前述方式向基于MBT点附近的通常点火时机的最佳油耗点附近的旋转速度及负荷的运转变换。

[0036] 在模块B9中，利用从模块B10输入的各种参数(旋转速度、负荷、点火时机、阀定时、排气回流率、燃料喷射时机、燃烧压力)对投入至下游侧催化剂转换器9的热量进行运算。在模块B11中，将计算出的投入热量与模块B12中设定的阈值(标准)Q2进行对比。如果达到阈值Q2，则在模块B13中许可内燃机1的停止。

[0037] 接下来，图4是表示基于上述实施例的催化剂暖机控制进行的各部分的动作、参数的变化的一个例子的时序图。从该图的上方按顺序分别示出了(a)车速、(b)内燃机1的转矩(负荷)、(c)内燃机1的旋转速度、(d)运算出的向上游侧催化剂转换器8的投入热量、(e)上游侧催化剂转换器8的温度、(f)点火时机滞后运转的结束判定标志、(g)点火时机滞后运转请求标志、(h)运算出的向下游侧催化剂转换器9的投入热量、(i)禁止内燃机1的停止的停止禁止请求标志、(j)点火时机、(k)下游侧催化剂转换器9的温度的变化。

[0038] 在该时序图中，在时间t1车辆变为接通状态，(g)所示的点火时机滞后运转请求标志变为ON。在时间t2车辆起步之后，产生发电请求，因此内燃机1启动，在时间t3开始内燃机1的自主运转。此时，根据(g)所示的点火时机滞后运转请求标志进行使得点火时机大幅滞后并且将旋转速度及负荷设定为较低的催化剂暖机用的滞后运转。此外，在时间t1至时间t3的期间(a)、(k)所示的上游侧催化剂转换器8以及下游侧催化剂转换器9的温度略微降低是因为它们由于车辆行驶风而被冷却。

[0039] 在使得点火时机滞后的运转中，如(d)所示，向上游侧催化剂转换器8的投入热量增大，在时间t4达到规定的阈值Q1。与此相伴，(g)所示的点火时机滞后运转请求标志变为OFF，向将点火时机设为MBT点附近并且相对地处于高速高负荷侧的最佳油耗点附近处的运转变换。

[0040] 在该最佳油耗点附近处的运转中，如(h)所示，向下游侧催化剂转换器9的投入热量增大，在时间t5达到规定的阈值Q2。与此相伴，(i)所示的停止禁止请求标志变为OFF。在图4的例子中，假定为在到达时间t5之前发电请求结束，如果在时间t5停止禁止请求标志变为OFF，则内燃机1的运转结束(参照(b)、(c))。在时间t5以后，成为利用电池的电力的所谓EV行驶。在停止禁止请求标志为ON的期间，无论发电要求如何都不停止内燃机1的运转。即，如前所述，直至上游侧催化剂转换器8以及下游侧催化剂转换器9这两者的暖机完毕为止，持续进行内燃机1的运转。

[0041] 这里，如(k)所示，下游侧催化剂转换器9的温度在时间t4以前也逐渐升高。然而，向下游侧催化剂转换器9的投入热量的累计计算从时间t4开始。由此，控制变得简单。

[0042] 此外，在图4的例子中，时间t3～t4期间相当于技术方案中的第1区间，时间t4～t5期间相当于第2区间。

[0043] 以上对本发明的一个实施例详细进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，可以进行各种变更。例如，可以以各种方法进行上游侧催化剂转换器8、下游侧催化剂转换器9的温度、暖机状态的推定，可以是利用温度传感器直接进行检测的结构。另外，即使是在上游侧催化剂转换器8与下游侧催化剂转换器9之间还具有中间催化剂转换器的结构，也能够同样地应用本发明。