内燃机装置和内燃机装置的控制方法

专利名称：内燃机装置和内燃机装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及内燃机装置和内燃机装置的控制方法，所述内燃机装置包 括内燃机，其在排气系统中设置有净化催化剂；燃料喷射部，向该内燃 机喷射燃料；排气导入部，将所述内燃机的排气的一部分导入到进气系统 中；以及温度反映物理量检测器，检测反映所述内燃机的温度的温度反映 物理量。
背景技术：
以往，作为这种内燃机装置而提出了装载有使排气气体向进气一侧回 流的EGR (Exhaust Gas Recirculation,废气再循环)装置的内燃机装置 (例如，参照专利文献1)。在该装置中，根据发动机水温等来设定EGR 率，并通过该EGR率来控制EGR阀的开闭而将排气气体供应给进气一 侧，由此可以降低排气温度，防止发动机的温度过度上升。 专利文献l:日本专利文献07 — 317606号公报。发明内容然而，EGR装置除了如上所述可以用于抑制发动机温度(发动机水 温)的上升以外，还可以用于降低排气温度、抑制催化剂的温度上升，所 述催化剂设置在发动机的排气系统中。 一般来说，当发动机的温度较低 时，发动机的燃烧状态会恶化，因此进行EGR会变得困难。因而，例如 在低温时刚起动了发动机之后驾驶员大幅踩下加速踏板而行驶等情况下， 催化剂温度会急剧地上升， 一旦如此会产生发动机的水温低、催化剂温度 高的状态，因而无法进行EGR，结果导致无法抑制催化剂的温度上升。与 此相对，为了抑制催化剂的温度上升，考虑代替这样的EGR控制而采用 如下的方式，即，当催化剂温度高时，经常增加从燃料喷射阀喷射的燃料的量，利用剩余的燃料的气化潜热来冷却催化剂。但是，由于燃料消耗量 增加，因此耗油率会恶化。
本发明的内燃机装置和内燃机装置的控制方法的主要目的在于，在尽 量抑制了耗油率的恶化的情况下抑制净化催化剂的过热。
为了达到上述目的，本发明的内燃机装置和内燃机装置的控制方法采 用以下手段。
本发明的内燃机装置的要点如下
该内燃机装置具有在排气系统中设置了净化催化剂的内燃机，所述内 燃机装置的特征在于，包括燃料喷射部，向所述内燃机喷射燃料；排气 导入部，将所述内燃机的排气的一部分导入到进气系统中；温度反映物理 量检测器，检测反映所述内燃机的温度的温度反映物理量；以及温度上升 抑制控制部，当应抑制所述净化催化剂的温度上升的规定的条件成立时， 如果由检测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度为规定的温 度以上，则执行第一控制，即，控制所述排气导入部，以通过将所述内燃 机的排气的一部分导入到进气系统中来抑制所述净化催化剂的温度上升， 如果由检测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度低于所述规 定的温度，则执行第二控制，即，控制所述燃料喷射部，以通过增加向所 述内燃机喷射的燃料来抑制所述净化催化剂的温度上升。
在该本发明的内燃机装置中，当应抑制净化催化剂的温度上升的规定 的条件成立时，如果内燃机的温度为规定温度以上，则执行第一控制， 即，控制排气导入部，以通过将内燃机的排气的一部分导入到进气系统中 来抑制净化催化剂的温度上升，如果内燃机的温度低于规定温度，则执行 第二控制，即，控制燃料喷射部，以通过增加向内燃机喷射的燃料来抑制 净化催化剂的温度上升。因此，可以更加可靠地抑制净化催化剂的过热， 并且可以尽量地减少用于抑制净化催化剂的温度上升的燃料消耗。
上述本发明的内燃机装置也可以采用如下方式所述温度上升抑制控 制部即使在执行所述第二控制的期间内由检测出的所述温度反映物理量反 映的所述内燃机的温度从低于所述规定的温度变为了所述规定的温度以上 时，也继续执行所述第二控制。这样一来，可以避免由于第一控制和第二控制的切换而导致内燃机的状态不稳定。当所述排气导入部发生了异常时，所述温度上升抑制控制部不管由检 测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度如何均执行所述第二 控制。这样一来，即使在排气导入部发生了异常，也可以抑制净化催化剂 的过热。另外，本发明的内燃机装置也可以采用如下方式当所述内燃机在规 定的高负载区域运转时，所述温度上升抑制控制部视为所述规定的条件成 立而进行控制，或者也可以采用如下方式当所述净化催化剂的温度为规 定的催化剂温度以上时，所述温度上升抑制控制部视为所述规定的条件成 立而进行控制。另外，本发明的内燃机装置也可以采用如下方式所述温度反映物理 量检测器对所述内燃机的冷却水的温度进行检测。另外，本发明的内燃机装置是被组装到向驱动轴输出动力的动力输出 装置中的上述各方式中的任一方式的本发明的内燃机装置，所述动力输出 装置包括电力动力输入输出器，与所述驱动轴连接，并且按照可以独立 于该驱动轴而旋转的方式与所述内燃机的输出轴连接，随着电力和动力的 输入输出，将转矩输出给所述驱动轴和所述输出轴；以及电动机，可以向 所述驱动轴输出动力，并且可以从所述驱动轴输入动力。此时，所述电力 动力输入输出器可以包括发电机，可以输入输出动力；以及三轴式动力 输入输出器，与所述内燃机的输出轴、所述发电机的旋转轴、以及所述驱 动轴这三个轴连接，根据向该三个轴中的某两个轴输入或从该两个轴输出 的动力而向剩余的一个轴输入动力或从该一个轴输出动力。本发明提供如下的内燃机装置的控制方法所述内燃机装置包括内 燃机，在排气系统中设置有净化催化剂；燃料喷射部，向该内燃机喷射燃料；排气导入部，将所述内燃机的排气的一部分导入到进气系统中；以及 温度反映物理量检测器，检测反映所述内燃机的温度的温度反映物理量； 所述内燃机装置的控制方法的特征在于，当应抑制所述净化催化剂的温度 上升的规定的条件成立时，如果由检测出的所述温度反映物理量反映的所 述内燃机的温度为规定的温度以上，则执行第一控制，§卩，控制所述排气导入部，以通过将所述内燃机的排气的一部分导入到进气系统中来抑制所 述净化催化剂的温度上升，如果由检测出的所述温度反映物理量反映的所 述内燃机的温度低于所述规定的温度，则执行第二控制，即，控制所述燃 料喷射部，以通过增加向所述内燃机喷射的燃料来抑制所述净化催化剂的 温度上升。
根据本发明的内燃机装置的控制方法，当应抑制净化催化剂的温度上 升的规定的条件成立时，如果内燃机的温度为规定温度以上，则执行第一 控制，即，控制排气导入部，以通过将内燃机的排气的一部分导入到进气 系统中来抑制净化催化剂的温度上升，如果内燃机的温度低于规定温度， 则执行第二控制，即，控制燃料喷射部，以通过增加向内燃机喷射的燃料 来抑制净化催化剂的温度上升。因此，可以更加可靠地抑制净化催化剂的 过热，并且可以尽量地减少用于抑制净化催化剂的温度上升的燃料消耗。
上述本发明的内燃机装置的控制方法也可以采用如下方式即使在执 行所述第二控制的期间内由检测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃 机的温度从低于所述规定的温度变为了所述规定的温度以上时，也继续执 行所述第二控制。这样一来，可以避免由于第一控制和第二控制的切换而 导致内燃机的状态不稳定。
另外，本发明的内燃机装置的控制方法也可以采用如下方式当所述 排气导入部发生了异常时，不管由检测出的所述温度反映物理量反映的所 述内燃机的温度如何均执行所述第二控制。这样一来，即使在排气导入部 发生了异常时，也可以抑制净化催化剂的过热。
另外，本发明的内燃机装置的控制方法也可以采用如下方式当所述 内燃机在规定的高负载区域运转时，视为所述规定的条件成立而进行控 制，或者也可以采用如下方式当所述净化催化剂的温度为规定的催化剂 温度以上时，视为所述规定的条件成立而进行控制。


图1是简要地表示装载有动力输出装置的混合动力汽车20的构成的 构成图，在所述动力输出装置中组装有作为本发明的一个实施例的内燃机装置；图2是简要地表示发动机22的构成的构成图；图3是表示由发动机ECU24执行的催化剂温度调整控制程序的一个 例子的流程图；图4是表示排气导入率设定用映射图的一个例子的说明图； 图5是表示燃料增量设定用映射图的一个例子的说明图； 图6是简要地表示变形例的混合动力汽车120的构成的构成图； 图7是简要地表示变形例的混合动力汽车220的构成的构成图； 图8是简要地表示变形例的汽车320的构成的构成图。
具体实施方式
图1是简要地表示装载有作为本发明的一个实施例的内燃机装置的混 合动力汽车20的构成的构成图。图2是简要地表示发动机22的构成的构 成图。如图所示，实施例的混合动力汽车20包括发动机22;三轴式动 力分配统合机构30，经由减震器28与作为发动机22的输出轴的曲轴26 连接；马达MG1，与动力分配统合机构30连接，可以发电；减速齿轮 35，安装在与动力分配统合机构30连接的、作为驱动轴的内啮合齿轮轴 32a上；马达MG2，与该减速齿轮35连接；以及混合动力用电子控制单 元70，对整个车辆进行控制。这里，发动机22和控制该发动机22的运转 的发动机用电子控制单元24相当于内燃机装置。发动机22作为例如可以通过汽油或轻油等炭化氢系的燃料来输出动 力的六气缸内燃机而构成，如图2所示，将通过空气滤清器122清洁后的 空气经由节气门124吸入，并且从设置在每个气缸中的燃料喷射阀126喷 射汽油，对吸入的空气和燃料进行混合，经由进气门128将该混合气体吸 入到燃料室中，通过火花塞130的电火花使其爆发燃烧，并将通过该能量 而被按下的活塞132的往复运动转换为曲轴26的旋转运动。来自发动机 22的排气经由净化装置(三元催化剂)134排出到外部空气中，所述净化 装置134对一氧化碳(CO)、炭化氢(HC)、氮氧化物(NOx)等有害 成分进行净化。在该净化装置134的后段安装有将排气供应给进气一侧的EGR管152，发动机22可以将作为不燃烧气体的排气供应给进气一侧并 将空气、排气和汽油的混合气吸引到燃烧室中。
发动机22由发动机用电子控制单元(以下，称为发动机ECU) 24控 制。发动机ECU24作为以CPU24a为中心的微处理器而构成，除了 CPU 24a以外，发动机ECU24还包括存储处理程序的ROM24b;暂时存储数 据的RAM24c;以及未图示的输入输出端口和通信端口。来自检测发动机 22的状态的各种传感器的信号，例如来自检测曲轴26的旋转位置的曲轴 位置传感器140的曲轴位置、来自检测发动机22的冷却水的温度的水温 传感器142的冷却水温、来自检测使对燃烧室进行进排气的进气门128和 排气门打开关闭的凸轮轴的旋转位置的凸轮位置传感器144的凸轮位置、 来自检测节气门124的位置的节气门位置传感器146的节气门位置、来自 安装在进气管上的空气流量计148的空气流量计信号AF、来自同样安装 在进气管上的温度传感器149的进气温度、来自空燃比传感器135a的空燃 比AF、来自氧传感器135b的氧信号、以及来自安装在净化装置134上的 催化剂温度传感器135c的催化剂温度Tc等经由输入端口被输入给发动机 ECU24。另外，用于驱动发动机22的各种控制信号，例如对燃料喷射阀 126的驱动信号、对调节节气门124的位置的节气门马达136的驱动信 号、对与点火器一体化的点火线圈138的控制信号、对可以改变进气门 128的开闭正时的可变气门正时机构150的控制信号、以及对调节供应给 进气一侧的排气的供应量的EGR阔154的驱动信号等从发动机ECU24经 由输出端口输出。另外，发动机ECU24与混合动力用电子控制单元70进 行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来控制发动机 22的运转，并根据需要输出与发动机22的运转状态相关的数据。另外， 发动机ECU24根据来自曲轴位置传感器140的曲轴位置来计算曲轴26的 转数、即发动机22的转数Ne，或者计算负载率KL，所述负载率KL是基 于来自空气流量计148的空气流量计信号AF的吸入空气量相对于最大吸 入空气量的比例。
动力分配统合机构30包括太阳齿轮31，该太阳齿轮31为外齿齿 轮；与该太阳齿轮31配置在同心圆上的内啮合齿轮32，该内啮合齿轮32为内齿齿轮；多个小齿轮33，与太阳齿轮31啮合，并且与内啮合齿轮32 啮合；行星齿轮架34，可自由自转并公转地保持多个小齿轮33。该动力 分配统合机构30作为将太阳齿轮31、内啮合齿轮32、以及行星齿轮架34 作为旋转要素而进行差动作用的行星齿轮机构而构成。在动力分配统合机 构30中，在行星齿轮架34上连结有发动机22的曲轴26，在太阳齿轮31 上连结有马达MG1，在内啮合齿轮32上经由内啮合齿轮轴32a连结有减 速齿轮35，当马达MG1作为发电机而发挥作用时，该动力分配统合机构 30将从行星齿轮架34输入的、来自发动机22的动力根据其齿轮比分配给 太阳齿轮31 —侧和内啮合齿轮32 —侧，当马达MG1作为电动机而发挥 作用时，对从行星齿轮架34输入的、来自发动机22的动力和从太阳齿轮 31输入的、来自马达MG1的动力进行统合并输出给内啮合齿轮32—侧。 输出给内啮合齿轮32的动力从内啮合齿轮轴32a经由齿轮机构60和差速 齿轮62最终输出给车辆的驱动轮63a、 63b。马达MG1和马达MG2均是可以作为发电机进行驱动并可以作为电动 机进行驱动的公知的同步发电电动机，该马达MG1和马达MG2通过逆变 器41、 42与蓄电池50进行电力的交换。连接逆变器41、 42和蓄电池50 的电线54作为各逆变器41、 42共用的正母线和负母线而构成，由马达 MG1、 MG2中的某一个发出的电力可以由其他马达消耗。因此，蓄电池 50可以通过从马达MG1、 MG2中的某一个产生的电力或不足的电力而进 行充放电。另外，如果通过马达MG1、 MG2可以取得电力收支的平衡， 则蓄电池50不进行充放电。马达MG1、 MG2的驱动均由马达用电子控制 单元(以下，称为马达ECU) 40控制。控制马达MG1、 MG2的驱动所需 要的信号，例如来自检测马达MG1、 MG2的转子的旋转位置的旋转位置 检测传感器43、 44的信号或通过未图示的电流传感器检测出的施加给马 达MG1 、 MG2的相电流等被输入给马达ECU40,从马达ECU40输出对逆 变器41、 42的开关控制信号。马达ECU40与混合动力用电子控制单元70 进行通信，通过来自混合动力用电子控制单元70的控制信号来控制马达 MG1、 MG2的驱动，并且根据需要将与马达MG1、 MG2的运转状态相关 的数据输出给混合动力用电子控制单元70。另外，马达ECU40还根据来自旋转位置检测传感器43、 44的信号计算马达MG1、 MG2的转数Nml、 Nm2。
蓄电池50由混合动力用电子控制单元(以下，称为蓄电池ECU) 52 管理。管理蓄电池50所需要的信号，例如来自设置在蓄电池50的端子之 间的未图示的电压传感器的端子间电压、来自安装在与蓄电池50的输出 端子连接的电线54上的未图示的电流传感器的充放电电流、来自安装在 蓄电池50上的温度传感器51的电池温度Tb等被输入给蓄电池ECU52， 根据需要与蓄电池50的状态相关的数据通过通信被输出给混合动力用电 子控制单元70。
混合动力用电子控制单元70作为以CPU72为中心的微处理器而构 成，除了CPU72以外，该混合动力用电子控制单元70还包括存储处理 程序的ROM74;暂时存储数据的RAM76;以及未图示的输入输出端口和 通信端口。来自点火开关80的点火信号、来自检测换档杆81的操作位置 的换档位置传感器82的换档位置SP、来自检测加速踏板83的踩入量的加 速踏板位置传感器84的加速器开度Acc、来自检测制动踏板85的踩入量 的制动踏板位置传感器86的制动踏板位置BP、以及来自车速传感器88的 车速V等经由输入端口被输入给混合动力用电子控制单元70。如上所 述，混合动力用电子控制单元70经由通信端口与发动机ECU24、马达 ECU40、以及蓄电池ECU52连接，并与发动机ECU24、马达ECU40、以 及蓄电池ECU52进行各种控制信号和数据的交换。
如此构成的实施例的混合动力汽车20根据与驾驶员对加速踏板83的 踏入量相对应的加速器开度Acc和车速V来计算应输出给作为驱动轴的内 啮合齿轮轴32a的要求转矩，并控制发动机22、马达MG1、以及马达 MG2的运转，使得与该要求转矩相对应的要求动力被输出给内啮合齿轮轴 32a。作为发动机22、马达MG1、以及马达MG2的运转控制而有以下运 转模式转矩转换运转模式，控制发动机22的运转，以从发动机22输出 与要求动力相对应的动力，并且控制马达MG1和马达MG2的驱动，使得 从发动机22输出的全部动力通过动力分配统合机构30、马达MG1、以及 马达MG2而被进行转矩转换后被输出给内啮合齿轮轴32a;充放电运转模式，控制发动机22的运转，以从发动机22输出与要求动力和蓄电池50的 充放电所需要的电力之和相对应的动力，并且控制马达MG1和马达MG2 的驱动，使得伴随着蓄电池50的充放电，通过动力分配统合机构30、马 达MG1、以及马达MG2对从发动机22输出的动力的全部或一部分进行转 矩转换，并随之将要求动力输出给内啮合齿轮轴32a;马达运转模式，进 行运转控制，以停止发动机22的运转并将来自马达MG2的、与要求动力 相对应的动力输出给内啮合齿轮轴32a。
另外，作为发动机22的控制，根据要求转矩T"和车速V来设定目标 排气导入率EGR*，控制EGR阀154的驱动以使其开度与该设定的目标排 气导入率EGRf相对应，并且控制可变气门正时机构150以使其成为与加 速器开度Acc和要求转矩Tr"目对应的进气门开闭正时，控制节气门124 以使其成为与应从发动机22输出的目标转矩T^和目标排气导入率EGR* 相对应的节气门开度，控制燃料喷射阀126以使得通过恰当的正时从燃料 喷射阀126喷射相对于吸入空气量成为理论空燃比的燃料喷射量，所述目 标排气导入率EGR+是将作为不燃烧气体的排气导入到吸入一侧时的排气 相对于吸入空气量的比例的目标值。这里，如果在发动机22的冷却水温 Tw低于规定温度Twref时将排气导入到进气一侧，则燃烧状态会变差， 因此将目标排气导入率￡0^*设定为值0，不将排气导入到进气一侧。
下面，对如上构成的、组装到混合动力汽车20所装载的动力输出装 置中的内燃机装置的动作，特别是调整净化装置134的催化剂的温度时的 动作进行说明。图3是表示由发动机ECU24执行的催化剂温度调整控制 程序的一个例子的流程图。每隔规定时间(例如，每隔数十msec)就反复 执行该程序。
当执行催化剂温度调整控制程序时，发动机ECU24的CPU24a首先输 入发动机22的转数Ne、负载率KL、来自水温传感器142的冷却水温 Tw、以及来自催化剂温度传感器135c的催化剂温度Tc等数据(步骤 S100)。这里，输入的发动机22的转数Ne是根据由曲轴位置传感器140 检测出的曲轴26的曲轴位置计算出的数据。另外，输入的发动机22的负 载率KL是根据来自空气流量计148的空气流量计信号AF计算出的数据。
当这样输入了数据后，对输入的催化剂温度Tc是否为阈值Tcref以上 进行判断(步骤SllO)。这里，阈值Tcref作为比净化装置134的催化剂 的适当温度范围的上限低一些的温度而被设定为850°C、 900°C、或950°C 等。当催化剂温度Tc低于阈值Tcref时，判断为净化装置134的催化剂处 于适当的温度范围内，对于燃料增量执行标记F设定值0 (步骤S120)， 结束本程序。
当催化剂温度Tc为阈值Tcref以上时，判断为应抑制净化装置134的 催化剂的温度上升，并分别判断输入的发动机22的冷却水温Tw是否为阈 值Twref以上(步骤S130) 、 EGR阀154是否正常工作(步骤S140)、 燃料增量执行标记F是否为值0 (步骤S150)。当发动机22的冷却水温 Tw为阈值Twref以上、EGR阀154正常工作、燃料增量执行标记F为值O 时，根据输入的发动机22的转数Ne和负载率KL来设定目标排气导入率 EGR* (步骤S160)，控制EGR阀154以使其开度与设定的目标排气导入 率EGR4目对应(步骤S170)，结束本程序。这里，在实施例中，如下来 设定目标排气导入率EGR*:预先求出发动机22的转数Ne和负载率KL 与目标排气导入率EGR^^的关系，并作为目标排气导入率设定用映射图存 储到ROM24b中，当给出了转数Ne和负载率KL时，从映射图中导出对 应的目标排气导入率EGR*。图4表示了目标排气导入率设定用映射图的 一个例子。如图所示，由于在发动机22以高转数在高负载率的高负载运 转区域运转时排气的温度容易变高、净化装置134的催化剂容易变成高 温，因此转数Ne越高，负载率KL越高，目标排气导入率EGR^的值被设 定得越大。这样一来，通过执行将发动机22的排气的一部分导入到进气 一侧的排气导入控制，可以通过排气(不燃烧气体)带来的热容量的增 加，降低发动机22的排气的温度，抑制净化装置134的催化剂的温度上 升。
当在步骤S130中判断为发动机22的冷却水温Tw低于阈值Twref 时，将燃料增量执行标记F设定为值1 (步骤S180)，根据输入的发动机 22的转数Ne和负载率KL来设定对以下燃料喷射量应增加的燃料增量a(步骤S190)，结束本程序，所述燃料喷射量是相对于吸入空气量成为理 论空燃比的燃料喷射量。在实施例中，如下来设定燃料增量a:预先求出
发动机22的转数Ne和负载率KL与燃料增量o;的关系，将其作为燃料增 量设定用映射图存储到ROM24b中，当给出了转数Ne和负载率KL时， 从映射图中导出对应的燃料增量o;。图5表示了燃料增量设定用映射图的 一个例子。如图所示，由于在发动机22以高转数在高负载率的高负载运 转区域运转时排气的温度容易变高、净化装置134的催化剂的容易变成高 温，因此转数Ne越高，负载率KL越高，燃料增量a的值被设定得越大。 这样一来，通过执行燃料增量控制，即对相对于吸入空气量成为理论空燃 比的燃料喷射量增加燃料增量a而从燃料喷射阀126喷射燃料，可以通过 利用了剩余的燃料的气化潜热的冷却效果来抑制净化装置134的催化剂的 温度上升。
现在，考虑如下情形在低温时发动机22刚被起动后驾驶员大幅地 踩下了加速踏板83而行驶。此时，由于发动机22以较高的转数在高转矩 的高负载区域进行运转，因此排气的温度变高，净化装置134的催化剂的 温度也急剧地上升。因而，有时净化装置134的催化剂温度Tc会在发动 机22的冷却水温Tw变为阈值Twref以上之前变为阈值Tcref以上。由于 在冷却水温Tw低于阈值Twref时发动机22的燃烧会不稳定，因此无法执 行将排气的一部分导入到进气一侧的排气导入控制。在实施例中，由于在 冷却水温Tw低于阈值Twref时执行燃料增量控制，即对相对于吸入空气 量成为理论空燃比的燃料喷射量增加燃料增量《，因此即使是在无法执行 排气导入控制时，也可以抑制净化装置134的催化剂的温度上升。此时， 通过燃料增量控制使燃料额外地多喷射了相当于燃料增量a的量，因此耗 油率会恶化，但由于仅在冷却水温Tw低于阈值Twref时进行燃料增量控 制，因此可以将耗油率的恶化抑制到最低限度。
当在步骤S130中判断冷却水温Tw为阈值Twref以上而在步骤S140 中判断EGR阀154发生了异常时无法进行排气导入控制，因此当在步骤 S130中判断冷却水温Tw为阈值Twref以上、在步骤S140中判断EGR阀 154正常工作、而燃料增量执行标记F为值1时，己经执行了燃料增量控制，为了避免由于从燃料增量控制切换到排气导入控制而导致发动机22
的状态不稳定，根据发动机22的转数Ne和负载率KL来设定排气导入率 EGR*，执行控制EGR阀154的排气导入控制(步骤S160、 S170)，结束
本程序。
根据以上说明的实施例的内燃机装置，当催化剂温度Tc为阈值Tcref 以上，如果冷却水温Tw为阈值Twref以上，则根据发动机22的转数Ne 和负载率KL来设定目标排气导入率EGR*，执行排气导入控制，即控制 EGR阀154以使其开度与设定的目标排气导入率EGW相当，如果冷却水 温Tw低于阈值Twref，则根据发动机22的转数Ne和负载率KL来设定燃 料增量a，执行燃料增量控制，即对相对于吸入空气量成为理论空燃比的 燃料喷射量增加燃料增量"。因此，即使是在冷却水温Tw低于阈值Twref 而无法执行排气导入控制时，也可以抑制净化装置134的催化剂的温度上 升，并且与通常为了抑制催化剂的温度上升而执行燃料增量控制的装置相 比，可以抑制耗油率的恶化。并且，即使在执行燃料增量控制的期间内冷 却水温Tw变为阈值Twref以上时，也继续执行燃料增量控制，因此可以 避免由于从燃料增量控制切换到排气导入控制而导致发动机22的状态不 稳定。并且，当EGR阀154发生异常时，不管冷却水温Tw如何均执行燃 料增量控制，因此即使是在EGR阀154发生异常时也可以妥当应对。
在实施例的内燃机装置中，即使在执行燃料增量控制的期间内冷却水 温Tw变为阈值Twref以上时，也继续执行燃料增量控制，但是也可以根 据情况而切换为排气导入控制。
在实施例的内燃机装置中，判断EGR阀154是否可以正常工作，当 判断EGR阀154发生了异常时执行燃料增量控制，但是在催化剂温度调 整控制程序中，也可以不进行这样的EGR阀154的异常判断。
在实施例的内燃机装置中，根据由催化剂温度传感器135c检测出的催 化剂温度Tc来判断是否应抑制净化装置134的催化剂的温度上升，但是 不限于此，也可以使用发动机22的转数Ne和负载率KL来判断发动机22 是否以高转数在高转矩的高负载区域运转，由此来判断是否应抑制净化装 置134的催化剂的温度上升，还可以使用其他的参数来判断是否应抑制净化装置134的催化剂的温度上升。
在实施例的混合动力汽车20中，将马达MG2的动力通过减速齿轮35 变速后输出给内啮合齿轮轴32a，但是也可以如图6的变形例的混合动力 汽车120所例示的那样，使马达MG2的动力与跟连接有内啮合齿轮轴32a 的车轴(连接有驱动轮63a、 63b的车轴)不同的车轴(图6中连接在车轮 64a、 64b上的车轴)连接。另外，在实施例的混合动力汽车20中，将发 动机22的动力经由动力分配统合机构30输出给与驱动轮63a和63b连接 的、作为驱动轴的内啮合齿轮轴32a，但是也可以如图7的变形例的混合 动力汽车220所例示的那样具有对转子电动机230，该对转子电动机230 具有连接在发动机22的曲轴26上的内转子232和连接在向驱动轮63a、 63b输出动力的驱动轴上的外转子234，并且在将发动机22的动力的一部 分传递给驱动轴的同时将剩余的动力转换为电力。另外，还可以如图8的 变形例的汽车320所例示的那样具有如下的通常的汽车的构成，即将来自 发动机22的动力通过自动变速器330变速后输出给驱动轮63a、 63b —侧 而行驶。
在实施例中，作为组装到混合动力汽车20所装载的动力输出装置中 的内燃机装置而进行了说明，但是也可以是组装到除混合动力汽车以外的 车辆、船舶、航空器等移动体所装载的动力输出装置中的内燃机装置的方 式，或者是组装到建设设备等非移动体的动力输出装置中的内燃机装置的 方式，或者是不组装到动力输出装置中的内燃机装置的方式。另外，还可 以是内燃机装置的控制方法的方式。
这里，对实施例的主要要素与在用于解决问题的手段一栏中记载的发 明的主要要素的对应关系进行了说明。在实施例中，发动机22相当于 "内燃机"，燃料喷射阀126和控制燃料喷射阀126的发动机ECU24相当 于"燃料喷射部"，EGR管152、 EGR阀154、以及控制EGR阀154的发 动机ECU24相当于"排气导入部"，水温传感器142相当于"温度反映 物理量检测器"，发动机ECU24相当于"温度上升抑制控制部"，该发 动机ECU24执行图3的催化剂温度调整控制程序，即，当催化剂温度Tc 为阈值Tcref以上时，如果冷却水温Tw为阈值Twref以上，则根据发动机22的转数Ne和负载率KL来设定目标排气导入率EGR*，并执行控制 EGR阀154以使其开度与设定的目标排气导入率EGF^相当的排气导入控 制，如果冷却水温Tw低于阈值Twref，则根据发动机22的转数Ne和负 载率KL来设定燃料增量a，并执行对相对于吸入空气量成为理论空燃比 的燃料喷射量增加燃料增量a的燃料增量控制。另外，动力分配统合机构 30和马达MG1相当于"电力动力输入输出器"，马达MG2相当于"电动 机"，马达MG1相当于"发电机"，动力分配统合机构30相当于"三轴 式动力输入输出器"。这里，作为"内燃机"，不限于通过汽油或轻油等 碳化氢系的燃料输出动力的内燃机，也可以是氢发动机等任何类型的内燃 机。作为"燃料喷射部"，不限于燃料喷射阀126和控制燃料喷射阀126 的发动机ECU24，只要是可以向内燃机喷射燃料的装置即可。作为"排气 导入部"，不限于EGR管152、 EGR阀154、以及控制EGR阀154的发 动机ECU24，只要是可以调整排气供应比例而将排气供应给进气系统的装 置即可，所述排气供应比例是供应给内燃机的进气系统的排气相对于吸入 空气量的比例。作为"温度上升抑制控制部"，不限于采用如下方式当 催化剂温度Tc为阈值Tcref以上时，如果冷却水温Tw为阈值Twref以 上，则根据发动机22的转数Ne和负载率KL来设定目标排气导入率 EGR*，执行控制EGR阀154以使其开度与设定的目标排气导入率EGR* 相当的排气导入控制，如果冷却水温Tw低于阈值Twref，则根据发动机 22的转数Ne和负载率KL来设定燃料增量a，执行对相对于吸入空气量成 为理论空燃比的燃料喷射量增加燃料增量a的燃料增量控制。也可以采用 满足以下条件的任何方式当应抑制净化催化剂的温度上升的规定条件成 立时，如果由温度反映物理量检测器检测出的温度反映物理量所反映的内 燃机的温度为规定温度以上，则执行控制排气导入部以通过将内燃机的排 气的一部分导入到进气系统中来抑制净化催化剂的温度上升的第一控制， 如果由温度反映物理量检测器检测出的温度反映物理量所反映的内燃机的 温度低于规定温度，则执行控制燃料喷射部以通过增加向内燃机喷射的燃 料来抑制净化催化剂的温度上升的第二控制。作为"电力动力输入输出 器"，不限于将动力分配统合机构30和马达MG1组合在一起的装置或对转子电动机230，只要是与驱动轴连接，并且以可独立于驱动轴而旋转的 方式与内燃机的输出轴连接，随着电力和动力的输入输出将转矩输出给驱 动轴和输出轴的装置即可。作为"电动机"，不限于作为同步发电电动机
而构成的马达MG2，也可以是例如感应电动机等可以向驱动轴输入动力或
从驱动轴输出动力的任何类型的电动机。作为"发电机"，不限于作为同
步发电电动机而构成的马达MG1，也可以是例如感应电动发电机等能够输 入输出动力的任何类型的发电机。作为"三轴式动力输入输出器"，不限 于上述动力分配统合机构30，只要是与驱动轴、输出轴、以及发电机的旋 转轴这三轴连接、根据向三个轴中的某两个轴输入的动力或从该两个轴输 出的动力而向剩余的轴输入动力或从该轴输出动力的装置即可，例如使用 双小齿轮式行星齿轮机构的装置、组合多个行星齿轮机构并与四个以上的 轴连接的装置、如差速齿轮那样具有与行星齿轮不同的动作作用的装置 等。实施例的主要要素与在用于解决问题的手段一栏中记载的发明的主要 要素的对应关系是通过实施例来具体说明为了实施在用于解决问题的手段 一栏中记载的发明而优选的方式的一个例子，因此并不是对在用于解决问 题的手段一栏中记载的发明的要素进行限定。即，应该根据用于解决问题 的手段一栏的记载来解释在该栏中记载的发明，实施例只不过是在用于解 决问题的手段一栏中记载的发明的一个具体例子而已。
以上，使用实施例对用于实施本发明的优选实施方式进行了说明，但 勿庸置疑本发明不受上述实施例的任何限制，可以在不脱离本发明的主旨 的范围内以各种方式来实施。
本申请将2007年4月19日提出申请的日本专利申请第2007-110844 号作为要求优先权的基础，通过引用而将其全部内容包括在本说明书中。
权利要求
1.一种内燃机装置，具有在排气系统中设置了净化催化剂的内燃机，所述内燃机装置的特征在于，包括燃料喷射部，向所述内燃机喷射燃料；排气导入部，将所述内燃机的排气的一部分导入到进气系统中；温度反映物理量检测器，检测反映所述内燃机的温度的温度反映物理量；以及温度上升抑制控制部，当应抑制所述净化催化剂的温度上升的规定的条件成立时，如果由检测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度为规定的温度以上，则执行第一控制，即，控制所述排气导入部，以通过将所述内燃机的排气的一部分导入到进气系统中来抑制所述净化催化剂的温度上升，如果由检测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度低于所述规定的温度，则执行第二控制，即，控制所述燃料喷射部，以通过增加向所述内燃机喷射的燃料来抑制所述净化催化剂的温度上升。
2. 如权利要求1所述的内燃机装置，其特征在于，所述温度上升抑制控制部即使在执行所述第二控制的期间内由检测出 的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度从低于所述规定的温度变 为了所述规定的温度以上时，也继续执行所述第二控制。
3. 如权利要求1所述的内燃机装置，其特征在于，当所述排气导入部发生了异常时，所述温度上升抑制控制部不管由检 测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度如何均执行所述第二 控制。
4. 如权利要求1所述的内燃机装置，其特征在于， 当所述内燃机在规定的高负载区域运转时，所述温度上升抑制控制部视为所述规定的条件成立而进行控制。
5. 如权利要求1所述的内燃机装置，其特征在于， 当所述净化催化剂的温度为规定的催化剂温度以上时，所述温度上升抑制控制部视为所述规定的条件成立而进行控制。
6. 如权利要求1所述的内燃机装置，其特征在于，所述温度反映物理量检测器对所述内燃机的冷却水的温度进行检测。
7. 如权利要求1所述的内燃机装置，其特征在于，所述内燃机装置被组装到向驱动轴输出动力的动力输出装置中， 所述动力输出装置包括电力动力输入输出器，与所述驱动轴连接， 并且按照可以独立于该驱动轴而旋转的方式与所述内燃机的输出轴连接，随着电力和动力的输入输出，将转矩输出给所述驱动轴和所述输出轴；以及电动机，可以向所述驱动轴输出动力，并且可以从所述驱动轴输入动 力。
8. 如权利要求7所述的内燃机装置，其特征在于，所述电力动力输入输出器包括发电机，可以输入输出动力；以及三轴式动力输入输出器，与所述内燃机的输出轴、所述发电机的旋转轴、以 及所述驱动轴这三个轴连接，根据向该三个轴中的某两个轴输入或从该两 个轴输出的动力而向剩余的一个轴输入动力或从该一个轴输出动力。
9. 一种内燃机装置的控制方法，所述内燃机装置包括内燃机，在排气系统中设置有净化催化剂；燃料喷射部，向该内燃机喷射燃料；排气导 入部，将所述内燃机的排气的一部分导入到进气系统中；以及温度反映物 理量检测器，检测反映所述内燃机的温度的温度反映物理量；所述内燃机 装置的控制方法的特征在于，当应抑制所述净化催化剂的温度上升的规定的条件成立时，如果由检 测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度为规定的温度以上， 则执行第一控制，即，控制所述排气导入部，以通过将所述内燃机的排气 的一部分导入到进气系统中来抑制所述净化催化剂的温度上升，如果由检 测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度低于所述规定的温 度，则执行第二控制，即，控制所述燃料喷射部，以通过增加向所述内燃 机喷射的燃料来抑制所述净化催化剂的温度上升。
10. 如权利要求9所述的内燃机装置的控制方法，其特征在于， 即使在执行所述第二控制的期间内由检测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度从低于所述规定的温度变为了所述规定的温度以上时，也继续执行所述第二控制。
11.如权利要求9所述的内燃机装置的控制方法，其特征在于， 当所述排气导入部发生了异常时，不管由检测出的所述温度反映物理量反映的所述内燃机的温度如何均执行所述第二控制。
12. 如权利要求9所述的内燃机装置的控制方法，其特征在于，当所述内燃机在规定的高负载区域运转时，视为所述规定的条件成立 而进行控制。
13. 如权利要求9所述的内燃机装置，其特征在于， 当所述净化催化剂的温度为规定的催化剂温度以上时，视为所述规定的条件成立而进行控制。
全文摘要
本发明提供一种内燃机装置和内燃机装置的控制方法，当催化剂温度Tc为阈值Tcref以上时，如果发动机的冷却水温Tw为阈值Twref以上，则根据发动机的转数Ne和负载率KL来设定目标排气导入率EGR^*，执行排气导入控制，即，控制EGR阀以使其开度与设定的目标排气导入率EGR^*相当，如果冷却水温Tw低于阈值Twref，则根据发动机的转数Ne和负载率KL来设定燃料增量α，执行对相对于吸入空气量成为理论空燃比的燃料喷射量增加燃料增量α的燃料增量控制。结果，可以在尽量抑制了耗油率的恶化的情况下抑制净化催化剂的过热。
文档编号F02M25/07GK101289977SQ200810095010
公开日2008年10月22日 申请日期2008年4月21日 优先权日2007年4月19日
发明者杉本仁己 申请人:丰田自动车株式会社