專利名稱：帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如在專利文獻1中公開了具有渦輪增壓器的內(nèi)燃機的控制裝 置。所述以往的控制裝置根據(jù)壓縮機前后的壓力比與通過壓縮機的空氣流 量的關(guān)系、或者該壓力比與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系來判斷渦輪增壓器的壓縮機 喘振。
另外，作為與本發(fā)明相關(guān)的文獻，申請人分析了包括上述文獻在內(nèi)的 以下文獻。
專利文獻h日本專利文獻特開平2001-342840號公報； 專利文獻2:日本實開平5-42642號公報。

發(fā)明內(nèi)容
內(nèi)燃機的進氣管壓力通常會發(fā)生很大波動(脈動)。在利用了壓縮機 前后的壓力比的上述現(xiàn)有技術(shù)的方法中，由于受這種進氣系統(tǒng)脈動的影 響，需花費一定時間才能計算出正確的壓力比。因此，難以迅速地進行正 確的喘振判斷。另一方面，為了實現(xiàn)效率高的增壓供氣，優(yōu)選在喘振界限 附近的工作區(qū)域控制壓縮機。但是，上述的現(xiàn)有方法在高精度地避免喘振 同時在喘振界限附近的工作區(qū)域控制壓縮機的方面，還留有改善的余地。
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其第一目的在于，提供一種能 夠在高精度地避免喘振的同時在喘振界限附近的高效率的工作區(qū)域控制壓 縮機的、帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置。
另外，在上述現(xiàn)有技術(shù)的方法中，由于如上述那樣需花費一定時間才 能計算出正確的壓力比，因此難以迅速地進行正確的喘振判斷，并且無法立即進行之后的喘振避免處理。
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其第二目的在于，提供一種能 夠正確且迅速地進行壓縮機的喘振判斷的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置。
為了達到上述第一目的，第一發(fā)明的特征在于，包括
增壓器，具有離心式壓縮機；
轉(zhuǎn)速獲得單元，獲得所述離心式壓縮機的壓縮機轉(zhuǎn)速； 運轉(zhuǎn)參數(shù)獲得單元，獲得與所述離心式壓縮機的工作特性相關(guān)且比進
氣管壓力波動少的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)參數(shù)；
界限轉(zhuǎn)速獲得單元，根據(jù)所述運轉(zhuǎn)參數(shù)來獲得喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速； 壓縮機控制單元，根據(jù)所述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速和所述壓縮機轉(zhuǎn)速來
控制壓縮機轉(zhuǎn)速。
另外，第二發(fā)明在第一發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特征所述壓縮機控 制單元又包括
目標轉(zhuǎn)速獲得單元，根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)條件來獲得所述離心式壓縮機 的目標壓縮機轉(zhuǎn)速；以及
目標轉(zhuǎn)速限制單元，限制所述目標壓縮機轉(zhuǎn)速，以使該目標壓縮機轉(zhuǎn) 速小于等于喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
另外，第三發(fā)明在第二發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特征
還包括驅(qū)動所述離心式壓縮機的電動馬達，
所述壓縮機控制單元還包括馬達控制裝置，該馬達控制裝置與控制內(nèi) 燃機的運轉(zhuǎn)的發(fā)動機控制裝置分開設(shè)置，用于控制所述電動馬達的轉(zhuǎn)速，
所述壓縮機控制單元將所述目標轉(zhuǎn)速獲得單元和所述目標轉(zhuǎn)速限制單 元設(shè)置在發(fā)動機控制裝置內(nèi)，
所述馬達控制裝置控制所述電動馬達，以使得從所述發(fā)動機控制裝置 提供的所述目標壓縮機轉(zhuǎn)速與當(dāng)前的所述壓縮機轉(zhuǎn)速之差變?yōu)?。
另外，第四發(fā)明在第一至第三發(fā)明中任一發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特 征所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是通過所述離心式壓縮機的空氣量。
另外，第五發(fā)明在第一至第三發(fā)明中任一發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特 征所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。另外，第六發(fā)明在第五發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特征
所述界限轉(zhuǎn)速獲得單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和內(nèi)燃機的進氣效率來獲得所 述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
為了達到上述第二目的，第七發(fā)明的特征在于，包括 增壓器，具有離心式壓縮機；
轉(zhuǎn)速獲得單元，獲得所述離心式壓縮機的壓縮機轉(zhuǎn)速； 運轉(zhuǎn)參數(shù)獲得單元，獲得與所述離心式壓縮機的工作特性相關(guān)且比進
氣管壓力波動少的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)參數(shù)；
界限轉(zhuǎn)速獲得單元，根據(jù)所述運轉(zhuǎn)參數(shù)來獲得喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速； 喘振判斷單元，根據(jù)所述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速和所述壓縮機轉(zhuǎn)速來進
行所述離心式壓縮機的喘振判斷；
另外，第八發(fā)明在第七發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特征其包括 喘振裕度獲得單元，根據(jù)所述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速和所述運轉(zhuǎn)參數(shù)來
獲得所述離心式壓縮機發(fā)生喘振之前的喘振裕度；以及
喘振避免控制單元，根據(jù)所述喘振裕度來調(diào)整用于避免喘振的內(nèi)燃機 的執(zhí)行器的控制量。
另外，第九發(fā)明在第七或第八發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特征所述運 轉(zhuǎn)參數(shù)是通過所述離心式壓縮機的空氣量。
另外，第十發(fā)明在第七或第八發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特征所述運 轉(zhuǎn)參數(shù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
另外，第十一發(fā)明在第十發(fā)明的基礎(chǔ)上還具有如下特征
所述界限轉(zhuǎn)速獲得單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和內(nèi)燃機的進氣效率來獲得所 述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
發(fā)明效果
根據(jù)第一發(fā)明，基于波動較少的運轉(zhuǎn)參數(shù)來正確且迅速地獲得喘振界 限壓縮機轉(zhuǎn)速。并且，根據(jù)該喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速來控制壓縮機的轉(zhuǎn)速。 因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠高精度地避免喘振，同時能夠在喘振界限附近的 高效率的工作區(qū)域控制壓縮機。
根據(jù)第二發(fā)明，控制目標壓縮機轉(zhuǎn)速，以使其小于或等于如上述正確且迅速獲得的喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速，由此能夠高精度地避免喘振，同時能 夠在喘振界限附近的高效率的工作區(qū)域控制壓縮機。
根據(jù)第三發(fā)明，只需從發(fā)動機控制裝置向由馬達控制裝置控制轉(zhuǎn)速的 電動馬達提供目標壓縮機轉(zhuǎn)速，而無需另外設(shè)置復(fù)雜的反饋電路。這樣， 根據(jù)本發(fā)明，能夠簡化電動馬達的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時可實現(xiàn)能夠高精 度地避免喘振的增壓控制。
根據(jù)第四發(fā)明，基于通過壓縮機的空氣量，能夠正確且迅速地獲得喘 振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
根據(jù)第五發(fā)明，基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，能夠正確且迅速地獲得喘振界限壓 縮機轉(zhuǎn)速。
根據(jù)第六發(fā)明，在具有影響進氣效率的執(zhí)行器的帶增壓器的內(nèi)燃機 中，能夠?qū)㈦S著該執(zhí)行器的驅(qū)動所發(fā)生的進氣效率的變化反映在喘振界限 壓縮機轉(zhuǎn)速上。因此，根據(jù)本發(fā)明，在內(nèi)燃機具有種執(zhí)行器的情況下，能 夠比第五發(fā)明更高精度地避免喘振，同時能夠在喘振界限附近的高效率的 工作區(qū)域控制壓縮機。
根據(jù)第七發(fā)明，根據(jù)基于波動較少的運轉(zhuǎn)參數(shù)獲得的喘振界限壓縮機 轉(zhuǎn)速和壓縮機轉(zhuǎn)速，能夠正確且迅速地進行喘振判斷。
根據(jù)第八發(fā)明，能夠比第七發(fā)明更可靠地避免進入喘振區(qū)域。并且， 在喘振裕度比較富余的情況下，還能夠防止提供不必要的喘振避免校正 量，因此能夠避免發(fā)動機輸出過度下降。
根據(jù)第九發(fā)明，基于通過壓縮機的空氣量，能夠正確且迅速地獲得喘 振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
根據(jù)第十發(fā)明，基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，能夠正確且迅速地獲得喘振界限壓 縮機轉(zhuǎn)速。
根據(jù)第十一發(fā)明，在具有影響進氣效率的執(zhí)行器的帶增壓器的內(nèi)燃機 中，能夠?qū)㈦S著該執(zhí)行器的驅(qū)動所發(fā)生的進氣效率的變化反映在喘振界限 壓縮機轉(zhuǎn)速上。因此，根據(jù)本發(fā)明，在內(nèi)燃機具有這種執(zhí)行器的情況下， 能夠比第十發(fā)明更高精度地進行喘振判斷。


圖1是用于說明本發(fā)明第一實施方式的結(jié)構(gòu)的簡要結(jié)構(gòu)圖2是用于說明本發(fā)明第一實施方式的渦輪增壓器所具有的電動馬達
的控制系統(tǒng)的框圖3是示出壓縮機的出口壓力相對于入口壓力的壓力比與通過壓縮機 的空氣量的關(guān)系的圖4是直接示出通過壓縮機的空氣量與喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系的
圖5是在本發(fā)明第一實施方式中執(zhí)行的例程的流程圖； 圖6是在本發(fā)明第一實施方式的變形例中執(zhí)行的例程的流程圖； 圖7是用于根據(jù)修正空氣量來獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的喘振映射圖； 圖8是示出在本發(fā)明第二實施方式和第五實施方式中使用的喘振映射 圖的圖9是示出在本發(fā)明第三實施方式和第五實施方式的變形例中使用的 喘振映射圖的圖IO是在本發(fā)明第四實施方式中執(zhí)行的例程的流程圖ll是示出由氣門重疊度引起的喘振裕度的變化的圖12是在本發(fā)明第四實施方式的變形例中執(zhí)行的例程的流程圖13是用于根據(jù)修正空氣量來獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的喘振映射
圖14是在本發(fā)明第六實施方式中執(zhí)行的例程的流程圖； 圖15是用于說明喘振裕度的圖16是根據(jù)與喘振裕度的關(guān)系確定了喘振避免校正量的映射圖。
標號說明
10內(nèi)燃機
14進氣管
18空氣流量計
24增壓傳感器
26帶電動馬達的渦輪增壓器
826a壓縮機
26b渦輪機
28電動馬達
30渦輪轉(zhuǎn)速傳感器
32進氣旁通管
34旁通閥
36進氣壓力傳感器
37進氣溫度傳感器
40排氣管
44廢氣旁通閥
46進氣可變氣門機構(gòu)
48排氣可變氣門機構(gòu)
50 ECU (Electronic Control Unit,電子控制單元)
52馬達控制器
56燃料噴射閥
58曲軸轉(zhuǎn)角傳感器
60加速器位置傳感器
具體實施例方式
第一實施方式 [系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的說明]
圖1是用于說明本發(fā)明第一實施方式的結(jié)構(gòu)的簡要結(jié)構(gòu)圖。如圖l所 示，本實施方式的系統(tǒng)具有內(nèi)燃機10。內(nèi)燃機10的進氣系統(tǒng)包括進氣岐 管12和與進氣岐管12連接的進氣管(進氣通道)14?？諝鈴拇髿庵羞M入 進氣管14中，并經(jīng)由進氣岐管12被分配給各氣缸的燃燒室。
在進氣管14的入口安裝有空氣濾清器16。在空氣濾清器16的下游附 近設(shè)置有空氣流量計18，該空氣流量計18輸出與吸入到進氣管14中的空 氣的流量相應(yīng)的信號。另外，在進氣岐管12的上游設(shè)置有節(jié)氣門20。在 節(jié)氣門20的上游設(shè)置有對壓縮的空氣進行冷卻的內(nèi)部冷卻器22。在內(nèi)部冷卻器22的下游配置有增壓傳感器24，該增壓傳感器24輸出與進氣管 14內(nèi)的壓力相應(yīng)的信號。
在從空氣流量計18到節(jié)氣門20的進氣管14的中途設(shè)置有帶電動馬達 的渦輪增壓器(馬達輔助式渦輪增壓器，以下稱為MAT) 26。 MAT 26包 括離心式壓縮機26a、渦輪機26b、以及配置在壓縮機26a與渦輪機26b之 間的電動馬達28。這里，電動馬達28使用交流馬達。壓縮機26a和渦輪 機26b通過連結(jié)軸連結(jié)成一體，壓縮機26a通過進入渦輪機26b中的排氣 的排氣能量而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。連結(jié)軸還構(gòu)成電動馬達28的轉(zhuǎn)子，通過使電動 馬達28工作，也能夠強制驅(qū)動壓縮機26a。另外，在連結(jié)軸上安裝有渦輪 轉(zhuǎn)速傳感器30，該渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30輸出與壓縮機26a的轉(zhuǎn)速(=渦輪 轉(zhuǎn)速二馬達轉(zhuǎn)速)相應(yīng)的信號。另外，由于MAT 26中的渦輪轉(zhuǎn)速與電動 馬達28的馬達轉(zhuǎn)速相同，因此也可以不通過渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30而根據(jù)施 加給電動馬達28的電流來檢測所述渦輪轉(zhuǎn)速。
進氣旁通管32的一端連接在從壓縮機26a到內(nèi)部冷卻器22的進氣管 14的中途。進氣旁通管32的另一端與壓縮機26a的上游側(cè)連接。在進氣 旁通管32的中途配置有旁通閥34，該旁通閥34用于控制流經(jīng)進氣旁通管 32的空氣的流量。通過操作旁通閥34打開進氣旁通管32的入口，被壓縮 機26a壓縮了的空氣的一部分再次返回到壓縮機26a的入口側(cè)。當(dāng)渦輪增 壓器26處于容易發(fā)生喘振的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，使得從壓縮機26a排出的空氣的 一部分通過進氣旁通管32返回到壓縮機26a的入口側(cè)，由此能夠防止喘 振。
在壓縮機26a的上游配置有進氣壓力傳感器36和進氣溫度傳感器 37，進氣壓力傳感器36輸出與進氣管14內(nèi)的壓力相應(yīng)的信號，進氣溫度 傳感器37輸出與壓縮機26a的入口空氣溫度相應(yīng)的信號。
內(nèi)燃機10的排氣系統(tǒng)包括排氣岐管38以及與排氣岐管38連接的排氣 管40。從內(nèi)燃機10的各氣缸排出的排氣匯集到排氣岐管38中，并經(jīng)由排 氣岐管38被排出到排氣管40中。
另外，排氣管40與排氣旁通通道42連接，該排氣旁通通道42繞過渦 輪機26b而與渦輪機26b的入口側(cè)和出口側(cè)連接。在排氣旁通通道42的中間配置有電動式廢氣旁通閥44。廢氣旁通閥44根據(jù)增壓傳感器24所檢測
的進入空氣的增壓而開閉。另外，廢氣旁通閥不限于電動式的，也可以是 利用壓力差的調(diào)壓式閥。
另外，圖1所示的系統(tǒng)分別包括用于分別驅(qū)動各氣缸的進氣門和排氣
門的進氣可變氣門機構(gòu)46和排氣可變氣門機構(gòu)48。這些可變氣門機構(gòu) 46、 48包括用于控制進氣門和排氣門的開閉正時的VVT機構(gòu)。
內(nèi)燃機IO的控制系統(tǒng)包括ECU (Electronic Control Unit) 50和馬達控 制器52。內(nèi)燃機10的最高轉(zhuǎn)速約為每分鐘6千轉(zhuǎn)，與之相比，渦輪增壓 器26的最高轉(zhuǎn)速為每分鐘20萬轉(zhuǎn)左右，轉(zhuǎn)速非常高。因此，馬達控制器 52與其他發(fā)動機控制相比，需要高速處理。因而，馬達控制器52與發(fā)動 機ECU 50分開另行設(shè)置。馬達控制器52根據(jù)來自ECU 50的指令，通過 基于轉(zhuǎn)速的控制來控制向電動馬達28通電的通電狀態(tài)。向電動馬達28提 供的電力由電池54供應(yīng)。ECU50是對圖1所示的整個系統(tǒng)進行總控制的 控制裝置。
在ECU 50的輸出側(cè)，除了馬達控制器52以外，還連接有節(jié)氣門 20、旁通閥34等執(zhí)行器以及用于向各氣缸供應(yīng)燃料的燃料噴射閥56。另 外，在ECU 50的輸入側(cè)，除了空氣流量計18和增壓傳感器24以外，還 連接有用于檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速NE的曲軸轉(zhuǎn)角傳感器58、用于檢測加速器開 度的加速器位置傳感器60等各種傳感器類設(shè)備。另外，在馬達控制器52 上連接有渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30。在ECU 50上除了這些設(shè)備和傳感器以外還 連接有多個設(shè)備和傳感器，但在這里省略說明。ECU50根據(jù)各傳感器的 輸出并按照預(yù)定的控制程序來驅(qū)動各個設(shè)備。 [本實施方式的電動馬達的控制系統(tǒng)]
圖2是用于說明MAT 26所具有的電動馬達28的控制系統(tǒng)的框圖。如 圖2所示，作為交流馬達的電動馬達28根據(jù)來自發(fā)動機ECU 50和馬達控 制器52的指令而驅(qū)動。發(fā)動機ECU 50根據(jù)加速器開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速等作 為內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)條件的參數(shù)來計算電動馬達28的目標渦輪轉(zhuǎn)速。在這 里算出的目標渦輪轉(zhuǎn)速基本從發(fā)動機ECU 50被輸出給馬達控制器52。然 后，在馬達控制器52內(nèi)，計算出使所述目標渦輪轉(zhuǎn)速與由渦輪轉(zhuǎn)速傳感
ii器30檢測的當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速的偏差接近于0的馬達控制轉(zhuǎn)速，并控制施加 給電動馬達28的馬達電流，以得到該馬達控制轉(zhuǎn)速。
另外，本實施方式的發(fā)動機ECU 50依照使用圖3和圖4在后面說明 的喘振映射圖，根據(jù)與通過壓縮機的空氣量的關(guān)系來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn) 速(喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速)。然后，如圖2所示，發(fā)動機ECU 50將該喘 振界限渦輪轉(zhuǎn)速和上述目標渦輪轉(zhuǎn)速中的任一較小值作為最終的目標渦輪 轉(zhuǎn)速輸出給馬達控制器52。
如果整理以上說明的發(fā)動機ECU 50與馬達控制器52的關(guān)系，則發(fā)動 機ECU 50計算提供給電動馬達28的目標渦輪轉(zhuǎn)速，并向馬達控制器52 指示該目標渦輪轉(zhuǎn)速。并且，馬達控制器52基于從發(fā)動機ECU 50接收的 目標渦輪轉(zhuǎn)速(包括為喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的情況)，并通過利用了 PID控 制的渦輪轉(zhuǎn)速的反饋控制，來控制向電動馬達28提供的馬達電流。
圖3是示出壓縮機26a的出口壓力相對于入口壓力的壓力比與通過壓 縮機的空氣量的關(guān)系的圖。圖3中以粗線表示的曲線表示喘振線，在圖3 中，喘振線左側(cè)的劃有陰影線的區(qū)域?qū)?yīng)于喘振區(qū)域。g卩，喘振容易在壓 縮機26a的壓力比大并且通過壓縮機的空氣量少的狀況下發(fā)生。
圖3示出了等渦輪轉(zhuǎn)速線。如圖3所示，在渦輪轉(zhuǎn)速恒定的情況下， 通過壓縮機的空氣量越少，就越是接近喘振區(qū)域。另外，渦輪轉(zhuǎn)速與壓力 比之間存在壓力比越高渦輪轉(zhuǎn)速就越高的關(guān)系。根據(jù)這樣的圖3所示的關(guān) 系，如果知道作為內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)參數(shù)之一的通過壓縮機的空氣量，就 能夠掌握達到喘振線的渦輪轉(zhuǎn)速、即喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速。
圖4是直接示出上述通過壓縮機的空氣量與喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系 的圖。如圖4所示，喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速具有通過壓縮機的空氣量越多就變 得越高的趨勢。如果將圖4所示的關(guān)系作為喘振映射圖存儲在ECU 50 中，則通過獲得由空氣流量計18測量的通過壓縮機的空氣量，能夠獲得 喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速。
為了實現(xiàn)效率高的增壓供氣，優(yōu)選在喘振線附近控制壓縮機26a。因 此，在本實施方式中，根據(jù)基于上述圖4所示的喘振映射圖算出的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速和當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速來控制MAT 26的電動馬達28。更具體地 說，在不超過上述算出的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)控制電動馬達28的 目標渦輪轉(zhuǎn)速。
圖5是為了實現(xiàn)上述功能而在本第一實施方式中由ECU 50執(zhí)行的例 程的流程圖。在圖5所示的例程中，首先根據(jù)加速器位置傳感器60和曲 軸轉(zhuǎn)角傳感器58的輸出來獲得當(dāng)前的加速器開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并基于 這些計算出電動馬達28的目標渦輪轉(zhuǎn)速(步驟IOO)。
接著，通過空氣流量計18測量通過壓縮機的空氣量(步驟102)，然 后，通過渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30測量渦輪轉(zhuǎn)速(步驟104)。
接著，根據(jù)喘振映射圖和在上述步驟102中獲得的通過壓縮機的空氣 量來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(步驟106) 。 ECU50將上述圖4所示的關(guān)系 作為用于獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的喘振映射圖而存儲。這樣的喘振映射圖 預(yù)先通過實驗等來確定。
接著，判斷在上述步驟106中獲得的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速是否大于在上 述步驟100中算出的目標渦輪轉(zhuǎn)速(步驟108)。進行判斷的結(jié)果，當(dāng)喘 振界限渦輪轉(zhuǎn)速>目標渦輪轉(zhuǎn)速成立時，能夠判斷出當(dāng)前時刻的目標渦輪 轉(zhuǎn)速還沒有達到喘振界限。因此，直接使用在上述步驟100中算出的目標 渦輪轉(zhuǎn)速。
另一方面，當(dāng)在上述步驟108中判斷出喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速>目標渦輪 轉(zhuǎn)速不成立時，為了避免壓縮機26a的工作點進入喘振區(qū)域，將目標渦輪 轉(zhuǎn)速從在上述步驟100中算出的值置換為在上述步驟106中算出的喘振界 限渦輪轉(zhuǎn)速(步驟110)。
根據(jù)以上說明的圖5所示的例程，基于通過壓縮機的空氣量正確且迅 速地獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速，并在不超過喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)控制 電動馬達28的目標渦輪轉(zhuǎn)速。并且，如參考圖2所示的框圖進行說明的 那樣，由馬達控制器52通過使用了當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速的渦輪轉(zhuǎn)速反饋控制來 控制馬達的轉(zhuǎn)速、即渦輪轉(zhuǎn)速，以使其達到被限制在上述的喘振界限內(nèi)的 目標渦輪轉(zhuǎn)速。因此，根據(jù)本實施方式的方法，能夠高精度地避免喘振，同時能夠在喘振界限附近的高效率的工作區(qū)域控制壓縮機26a。
與以上說明的本實施方式的方法不同，還已知有基于增壓來控制電動
馬達28的方法。更具體地說，由發(fā)動機ECU根據(jù)通過壓縮機的空氣量與 渦輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系來計算作為喘振界限的壓力比，并根據(jù)該喘振界限壓力比 來計算增壓的界限壓力。然后，根據(jù)該界限壓力與當(dāng)前增壓之差來計算電 動馬達的馬達輸出目標值。然后，發(fā)動機ECU將算出的馬達輸出目標值 輸出給馬達控制器。馬達控制器確定預(yù)定的目標渦輪轉(zhuǎn)速(馬達轉(zhuǎn)速)， 以使所述馬達輸出目標值與當(dāng)前的馬達輸出值之差接近0。并且，控制馬 達電流，以使所述目標渦輪轉(zhuǎn)速與當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速之差為O。
在如上述現(xiàn)有方法那樣將壓力比用作參數(shù)的情況下，由于進氣管壓力 受進氣系統(tǒng)脈動的影響，需花費一定的時間(數(shù)百毫秒)才能根據(jù)這種波 動大的進氣管壓力來計算出正確的壓力比。這樣，當(dāng)使用增壓時，控制延 遲大、并且測量值的偏差大，難以迅速且正確地進行喘振判斷。其結(jié)果 是，為了可靠地避免喘振，需要使增壓器在相對于喘振線具有預(yù)定裕度的 情況下工作。如果對喘振設(shè)置這樣的裕度，就不能在喘振線附近實現(xiàn)高效 率的增壓供氣。
另外，如果使用上述的現(xiàn)有方法，則在發(fā)動機ECU內(nèi)需要設(shè)置增壓 的反饋電路。并且，盡管交流馬達的轉(zhuǎn)速被控制，但是在馬達控制器內(nèi)除 了渦輪轉(zhuǎn)速的反饋電路以外，還需要增加馬達輸出的反饋電路。
對此，在基于渦輪轉(zhuǎn)速(馬達轉(zhuǎn)速)進行控制的本實施方式的方法 中，需要實時測量的參數(shù)是通過壓縮機的空氣量和渦輪轉(zhuǎn)速。通過壓縮機 的空氣量由于在幾乎不受脈動影響的進氣管14的入口附近被測量，因此 能夠在較短的時間內(nèi)得到正確的值。并且，如上述步驟108 110的處理 所示的那樣，由于向欲對作為交流馬達的電動馬達28的轉(zhuǎn)速進行控制的 馬達控制器52提供考慮了喘振界限的目標渦輪轉(zhuǎn)速，因此無需在電動馬 達28的控制系統(tǒng)中設(shè)置上述現(xiàn)有方法所具有的增壓和馬達輸出的反饋電 路。因此，根據(jù)本實施方式的方法，能夠簡化電動馬達28的控制系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)，同時可實現(xiàn)能夠高精度地避免喘振的增壓控制。
然而，在上述第一實施方式中，為了避免喘振，分別直接使用了由空氣流量計18測出的通過壓縮機的空氣量和由渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30測出的當(dāng) 前的渦輪轉(zhuǎn)速。但是，為了更可靠地避免喘振，也可以通過參考下述圖6 和圖7進行說明的方法來控制目標渦輪轉(zhuǎn)速。
圖6是為了實現(xiàn)這種目標渦輪轉(zhuǎn)速控制的變形例而由ECU 50執(zhí)行的 例程的流程圖。在圖6中，對于與圖5所示的步驟相同的步驟，標注相同 的標號并省略或簡化其說明。
在圖6所示的例程中，首先根據(jù)進氣溫度傳感器37和進氣壓力傳感 器36各自的輸出來分別測量進氣溫度和進氣壓力(步驟200)。
接著，在測出通過壓縮機的空氣量和渦輪轉(zhuǎn)速(步驟102和104)之 后，根據(jù)進氣溫度和進氣壓力，分別修正在上述步驟102和104中獲得的 通過壓縮機的空氣量和渦輪轉(zhuǎn)速(步驟202)。具體地說，按照下式進行 修正。
修正空氣量二通過壓縮機的空氣量X * / S 修正渦輪轉(zhuǎn)速=渦輪轉(zhuǎn)速/#
其中，在上述各式中，0為進氣溫度/標準溫度(例如293.15K) ， S 為進氣壓力/標準壓力(例如，101.325kPaabs (絕對壓力))
接著，根據(jù)圖7所示的喘振映射圖和在上述步驟202中獲得的修正空 氣量來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(步驟204)。圖7是為了根據(jù)修正空氣量 獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速而由ECU 50存儲的喘振映射圖。圖7所示的映射 圖除了通過壓縮機的空氣量被改為修正空氣量以外，與上述圖4所示的映 射圖相同。
接著，對在上述步驟204中獲得的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與在上述步驟 202中獲得的修正渦輪轉(zhuǎn)速進行比較(步驟206)。進行比較的結(jié)果，當(dāng) 判斷出喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速>修正渦輪轉(zhuǎn)速成立時，可以判斷為當(dāng)前時刻的 目標渦輪轉(zhuǎn)速還沒有達到喘振界限。因此，在此情況下，將修正渦輪轉(zhuǎn)速 用作目標渦輪轉(zhuǎn)速(步驟208)。
另一方面，在上述步驟206中，當(dāng)判斷出喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速>修正渦 輪轉(zhuǎn)速不成立時，為了避免壓縮機26a的工作點進入到喘振區(qū)域，將喘振 界限渦輪轉(zhuǎn)速用作目標渦輪轉(zhuǎn)速(步驟IIO)。根據(jù)以上說明的圖6所示的例程，能夠比上述圖5所示的方法進一步
提高喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的計算精度，因此利用圖6所示的例程，能夠進一
步高精度地避免喘振，同時能夠在喘振界限附近的高效率的工作區(qū)域控制
壓縮機26a。
另外，在上述第一實施方式中，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟104的處 理來實現(xiàn)了上述第一發(fā)明中的"轉(zhuǎn)速獲得單元"，通過ECU 50執(zhí)行上述 步驟102的處理來實現(xiàn)了上述第一發(fā)明中的"運轉(zhuǎn)參數(shù)獲得單元"，通過 ECU 50執(zhí)行上述步驟106的處理來實現(xiàn)了上述第一發(fā)明中的"界限轉(zhuǎn)速 獲得單元"，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟108和110的處理來實現(xiàn)了上述 第一發(fā)明中的"壓縮機控制單元"。
另外，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟100的處理來實現(xiàn)了上述第二發(fā)明 中的"目標轉(zhuǎn)速獲得單元"，通過ECU 50在上述步驟108的判斷不成立 的情況下執(zhí)行上述步驟110的處理來實現(xiàn)了上述第二發(fā)明中的"目標轉(zhuǎn)速 限制單元"。
另外，發(fā)動機ECU 50相當(dāng)于上述第三發(fā)明中的"發(fā)動機控制裝 置"，馬達控制器52相當(dāng)于上述第三發(fā)明中的"馬達控制裝置"。 第二實施方式
接著，參考圖8來說明本發(fā)明的第二實施方式。
本實施方式的系統(tǒng)可通過使用圖1所示的硬件結(jié)構(gòu)并使ECU 50執(zhí)行 與圖5所示的例程類似的例程來實現(xiàn)。 [第二實施方式的特點]
圖8是示出在本第二實施方式中使用的喘振映射圖的圖。在上述第一 實施方式中，是依照根據(jù)與通過壓縮機的空氣量的關(guān)系所確定的喘振映射 圖來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的。但是，在能夠用來判斷喘振的內(nèi)燃機10 的運轉(zhuǎn)參數(shù)中，與壓縮機26a的工作特性相關(guān)且比進氣管壓力波動少的運 轉(zhuǎn)參數(shù)不限于通過壓縮機的空氣量。例如，也可以是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。即，如 圖8所示，本實施方式的特點是，依照根據(jù)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系所確定的 喘振映射圖來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速。
在發(fā)動機轉(zhuǎn)速、渦輪轉(zhuǎn)速和喘振區(qū)域之間存在上述圖3的壓縮機映射圖所示的關(guān)聯(lián)。因此，根據(jù)與通過壓縮機的空氣量的場合相同的想法，如 果知道發(fā)動機轉(zhuǎn)速，就能夠掌握達到喘振線的渦輪轉(zhuǎn)速、即喘振界限渦輪 轉(zhuǎn)速。
利用以與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定了喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的喘振映射圖所
進行的目標渦輪轉(zhuǎn)速的控制可通過使ECU 50執(zhí)行將上述圖5所示例程中
的通過壓縮機的空氣量置換為發(fā)動機轉(zhuǎn)速的類似的例程來實現(xiàn)，并能夠獲 得與上述第一實施方式相同的效果。 第三實施方式
接著，參考圖9來說明本發(fā)明的第三實施方式。
本實施方式的系統(tǒng)可通過使用圖1所示的硬件結(jié)構(gòu)并使ECU 50執(zhí)行 與圖5所示的例程類似的例程來實現(xiàn)。 [第三實施方式的特點]
圖9是示出在本第三實施方式中使用的喘振映射圖的圖。與上述第二 實施方式一樣，本實施方式的喘振映射圖也根據(jù)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系來確 定喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速。但是，內(nèi)燃機10的進氣效率例如在渦流控制閥的 開度發(fā)生變化時發(fā)生變化，或者在可變氣門機構(gòu)46、 48的控制位置發(fā)生 變化時發(fā)生變化。因此，本實施方式的特點是，在喘振映射圖上反映了由 內(nèi)燃機IO所具有的上述執(zhí)行器的驅(qū)動引起的進氣效率的變化。
大致來講，本實施方式的喘振映射圖如圖9所示，在喘振映射圖中具 有多條與內(nèi)燃機10的執(zhí)行器的控制量(這里為渦流控制閥的開度)相應(yīng) 的喘振線。該喘振線被設(shè)定成隨著渦流控制閥的開度變大、即隨著進氣效 率變高，針對某一發(fā)動機轉(zhuǎn)速的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的值變高。
根據(jù)以上說明的本實施方式的喘振映射圖，基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和渦流控 制閥的開度來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速。因此，能夠?qū)㈦S著內(nèi)燃機10的執(zhí) 行器的驅(qū)動而發(fā)生的進氣效率的變化反映在喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的計算中。 并且，通過使用如此算出的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速，與上述第二實施方式相 比，能夠更高精度地避免喘振，同時能夠在喘振界限附近的高效率的工作 區(qū)域控制壓縮機26a。
在上述第三實施方式中，是根據(jù)作為與內(nèi)燃機10的進氣效率有關(guān)的執(zhí)行器的渦流控制閥的開度來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的，但是，與內(nèi)燃機 10的進氣效率有關(guān)的執(zhí)行器也可以是由可變氣門機構(gòu)46、 48控制的進氣 門、排氣門的氣門開啟特性(提升量、作用角、開閉正時等)。
另外，作為考慮進氣效率的其他方法，也可以具有分別檢測內(nèi)燃機10 的進氣岐管12內(nèi)的壓力和溫度的進氣岐管壓力傳感器和進氣岐管進氣溫 度傳感器。另外，也可以根據(jù)下式在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)中計算進氣效率，
并根據(jù)所算出的進氣效率來改變喘振映射圖中的喘振線。
進氣效率(體積效率)=(吸入空氣量/吸入空氣密度)/ (發(fā)動機轉(zhuǎn)
速X排氣量)X (標準壓力/進氣岐管壓力)X (進氣岐管進氣溫度/標準 溫度)
第四實施方式
接著，參考上述圖3和圖4、以及圖10至圖13來說明本發(fā)明的第四 實施方式。
本實施方式的系統(tǒng)可通過使用圖1所示的硬件結(jié)構(gòu)并使ECU 50執(zhí)行 圖10的例程來實現(xiàn)。
接著，參考上述圖3來說明本實施方式的喘振判斷方法。如上所述， 圖3中以粗線所示的曲線表示喘振線，在圖3中，喘振線左側(cè)的劃有陰影 線的區(qū)域?qū)?yīng)于喘振區(qū)域。即，喘振容易在壓縮機26a的壓力比大并且通 過壓縮機的空氣量少的狀況下發(fā)生。
為了實現(xiàn)效率高的增壓供氣，優(yōu)選在喘振線附近控制壓縮機26a。另 外，在由于加速等而產(chǎn)生喘振的情況下，如使用圖IO在后面進行說明的 那樣，如果控制內(nèi)燃機10所具有的預(yù)定的執(zhí)行器，就能夠避免喘振。但 是，如果對喘振的檢測變慢，則所發(fā)生的喘振會變大。而且為避免大的喘 振而所執(zhí)行的執(zhí)行器的控制量也會變大。并且，如果發(fā)生大的喘振，則解 除該喘振就比較費時。其結(jié)果是，內(nèi)燃機10的加速力會大大衰減。因 此，需要正確且迅速地進行喘振判斷。因此，在本實施方式中，根據(jù)上述 圖4所示的關(guān)系來進行喘振判斷。
圖3示出了等渦輪轉(zhuǎn)速線。如圖3所示，在渦輪轉(zhuǎn)速為恒定的情況下，通過壓縮機的空氣量越少就越接近喘振區(qū)域。另外，渦輪轉(zhuǎn)速與壓力 比之間存在壓力比越高渦輪轉(zhuǎn)速就越高的關(guān)系。根據(jù)這樣的圖3所示的關(guān) 系，如果知道作為內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)參數(shù)之一的通過壓縮機的空氣量，就 能夠掌握達到喘振線的渦輪轉(zhuǎn)速、即喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(喘振界限壓縮機 轉(zhuǎn)速)。
如上所述，圖4是直接示出通過壓縮機的空氣量與喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速 的關(guān)系的圖。如圖4所示，喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速具有通過壓縮機的空氣量越
多就變得越高的趨勢。如果將圖4所示的關(guān)系作為映射圖而存儲在ECU 50中，則通過獲得由空氣流量計18測量的通過壓縮機的空氣量，能夠獲 得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速。并且，如果對渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30所檢測的當(dāng)前渦 輪轉(zhuǎn)速和上述喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速進行比較，就能夠判斷當(dāng)前的渦輪增壓器 26的運轉(zhuǎn)區(qū)域是否進入喘振區(qū)域。
在上述的喘振判斷方法中，需要實時測量的參數(shù)是通過壓縮機的空氣 量和渦輪轉(zhuǎn)速。與這樣的方法不同，在將壓力比用作參數(shù)的情況下，由于 進氣管壓力受進氣系統(tǒng)脈動的影響，因此需要花費一定的時間(數(shù)百毫 秒)才能根據(jù)上述波動大的進氣管壓力來算出正確的壓力比。與此相對， 由于通過壓縮機的空氣量在幾乎不受脈動影響的進氣管14的入口附近被 測量，因此能夠在較短的時間內(nèi)得到正確的值。如上所述，根據(jù)本實施方 式的喘振判斷方法，通過使用根據(jù)與通過壓縮機的空氣量的關(guān)系所確定的 喘振判斷值(喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速)，能夠根據(jù)當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速來在內(nèi)燃機 10的運轉(zhuǎn)中估計渦輪增壓器26的當(dāng)前工作點，并可根據(jù)該推測結(jié)果來正 確且迅速地進行喘振判斷。
接著，對在喘振判斷后進行的喘振避免控制進行說明。 在本實施方式中，ECU50利用上述圖4所示的關(guān)系，根據(jù)通過壓縮 機的空氣量和當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速來計算渦輪增壓器26的當(dāng)前工作點(換言 之，上述圖3所示的壓縮機映射圖中的當(dāng)前運轉(zhuǎn)位置)。并且，ECU 50 控制內(nèi)燃機IO的預(yù)定的執(zhí)行器(廢氣旁通閥44、旁通閥34等)，以使該 工作點不超出壓縮機26a的喘振線并通過該喘振線附近。圖IO是為了實現(xiàn)上述功能而在本第四實施方式中由ECU 50執(zhí)行的例 程的流程圖。在圖IO所示的例程中，首先，通過空氣流量計18來測量通 過壓縮機的空氣量(步驟300)，接著，通過渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30來測量渦 輪轉(zhuǎn)速(步驟302)。
接著，根據(jù)喘振映射圖和在上述步驟300中獲得的通過壓縮機的空氣 量來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(步驟304) 。 ECU50將上述圖4所示的關(guān)系 作為用于獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的喘振映射圖而存儲。這樣的喘振映射圖 預(yù)先通過實驗等來確定。
接著，判斷在上述步驟304中獲得的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速是否大于在上 述步驟302中獲得的當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速(步驟306)。進行判斷的結(jié)果，當(dāng)喘 振界限渦輪轉(zhuǎn)速>當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速成立時，能夠判斷為當(dāng)前的壓縮機26a 的工作點沒有進入喘振區(qū)域。因此，之后，這次的處理周期迅速結(jié)束。
另一方面，當(dāng)在上述步驟306中判斷出喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速>當(dāng)前的渦 輪轉(zhuǎn)速不成立時，可以判斷為當(dāng)前的壓縮機26a的工作點達到了喘振線。 因此，在此情況下，實施以下的喘振避免控制(步驟308)。具體地說， 控制廢氣旁通岡44的開度，以使其增大預(yù)定量。由此來抑制渦輪轉(zhuǎn)速的 上升。
根據(jù)以上說明的圖IO所示的例程，基于喘振映射圖和通過壓縮機的 空氣量來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速，并根據(jù)該喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與當(dāng)前渦輪 轉(zhuǎn)速的比較結(jié)果來計算渦輪增壓器26的當(dāng)前工作點。然后，控制廢氣旁 通閥44的開度，以使該工作點不超出壓縮機26a的喘振線并通過該喘振線 附近。因此，能夠正確且迅速地進行喘振判斷，并且即使在判斷出發(fā)生了 喘振的情況下也能夠迅速地避開喘振，從而能夠在喘振線附近控制壓縮機 26a。由此，能夠使用渦輪增壓器26實現(xiàn)效率高的增壓供氣。
然而，在上述的第四實施方式中，作為上述步驟308中的喘振避免控 制的一個例子，對廢氣旁通閥44的開度進行了控制。但是，用于上述步 驟308中的喘振避免控制的方法不限于此。即，例如象本實施方式的內(nèi)燃 機10那樣，在進氣管14具有旁通閥34的情況下，為了避免喘振，也可以 將旁通閥34的開度增大預(yù)定量。根據(jù)這樣的方法，通過增加通過壓縮機的空氣量，可使壓縮機26a的工作點離開喘振線。
或者，為實施上述步驟308中的喘振避免控制，也可以將燃料噴射量 減少預(yù)定量。根據(jù)這樣的方法，能夠減少供應(yīng)給渦輪機26b的排氣能量， 因此能夠抑制渦輪轉(zhuǎn)速的上升。
另外，如本實施方式那樣，在具有帶電動馬達28的渦輪增壓器26的 情況下，為實施上述步驟308中的喘振避免控制，也可以將電動馬達28 的輸出降低預(yù)定量。根據(jù)這樣的方法，也能夠降低渦輪轉(zhuǎn)速。
另外，如果是包括具有用于改變渦輪機入口面積的可變噴嘴的渦輪增 壓器(省略圖示)的內(nèi)燃機，則為實施上述步驟308中的喘振避免控制， 也可以將可變噴嘴的開度增大預(yù)定量，即也可以加大渦輪機的入口面積。 根據(jù)這樣的方法，也能夠降低渦輪轉(zhuǎn)速。
另外，如本實施方式那樣，在具有用于控制進氣門和排氣門的開閉正 時的可變氣門機構(gòu)46、 48的情況下，為實施上述步驟308中的喘振避免 控制，也可以將進氣門和排氣門的氣門重疊度增加預(yù)定量。圖11是示出 由氣門重疊度引起的喘振裕度的變化的圖。如果適當(dāng)?shù)丶哟髿忾T重疊度， 內(nèi)燃機IO的進氣效率就會上升。其結(jié)果是，如圖ll所示，通過壓縮機的 空氣量增加，壓縮機26a的工作點離開喘振線，由此喘振裕度上升。另 外，為避免喘振而提高進氣效率的方法不限于此，例如在具有渦流控制閥 的內(nèi)燃機(省略圖示)的情況下，為了避免喘振，也可以將渦流控制閥的 開度加大預(yù)定量。
另外，在上述的第四實施方式中，為了進行喘振判斷，分別直接使用 了由空氣流量計18測出的通過壓縮機的空氣量和由渦輪轉(zhuǎn)速傳感器30測 出的當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速。但是，為了進一步提高判斷喘振的精度，也可以采 用參考下面圖12和圖13進行說明的方法。
圖12是為了實現(xiàn)這種喘振避免控制的變形例而由ECU 50執(zhí)行的例程 的流程圖。另外，在圖12中，對于與圖IO所示的步驟相同的步驟，標注 相同的標號并省略或簡化其說明。
在圖12所示的例程中，首先，根據(jù)進氣溫度傳感器37和進氣壓力傳 感器36各自的輸出來分別測量進氣溫度和進氣壓力(步驟400)。接著，在測出通過壓縮機的空氣量和渦輪轉(zhuǎn)速(步驟300和步驟
302)之后，根據(jù)進氣溫度和進氣壓力，分別修正在上述步驟300和302中獲得的通過壓縮機的空氣量和渦輪轉(zhuǎn)速(步驟402)。具體地說，按照下式進行修正。
修正空氣量二通過壓縮機的空氣量X S
修正渦輪轉(zhuǎn)速=渦輪轉(zhuǎn)速/#
其中，在上述各式中，6>為進氣溫度/標準溫度(例如293.15K) ， 5為進氣壓力/標準壓力(例如101.325kPaabs (絕對壓力))。
接著，根據(jù)圖13所示的喘振映射圖和在上述步驟402中獲得的修正空氣量來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(步驟404)。圖13是為了根據(jù)修正空氣量獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速而由ECU 50存儲的喘振映射圖。圖13所示的映射圖除了通過壓縮機的空氣量被改為修正空氣量以外，與上述圖4所示的映射圖相同。
接著，對在上述步驟404中獲得的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與在上述步驟402中獲得的修正渦輪轉(zhuǎn)速進行比較(步驟406)。以后的處理與上述圖IO所示的例程相同，因此省略其詳細說明。
根據(jù)以上說明的圖12所示的例程，能夠比上述圖IO所示的方法進一步提高喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的計算精度和獲得當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速的精度，因此能夠進一步提高喘振判斷的準確性。
在上述的第四實施方式中，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟302的處理來實現(xiàn)了上述第七發(fā)明中的"轉(zhuǎn)速獲得單元"，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟300的處理來實現(xiàn)了上述第七發(fā)明中的"運轉(zhuǎn)參數(shù)獲得單元"，通過ECU50執(zhí)行上述步驟304的處理來實現(xiàn)了上述第七發(fā)明中的"界限轉(zhuǎn)速獲得單元"，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟306的處理來實現(xiàn)了上述第七發(fā)明中的"喘振判斷單元"。
第五實施方式
接著，參考上述圖8和圖9來說明本發(fā)明的第五實施方式。本實施方式的系統(tǒng)可通過使用圖1所示的硬件結(jié)構(gòu)并使ECU 50執(zhí)行與圖IO所示的例程類似的例程來實現(xiàn)。[第五實施方式的特點]
在上述的第四實施方式中，使用了根據(jù)與通過壓縮機的空氣量的關(guān)系確定了喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的映射圖。但是，在能夠用來判斷喘振的內(nèi)燃機
10的運轉(zhuǎn)參數(shù)中，與壓縮機26a的工作特性相關(guān)且比進氣管壓力波動少的運轉(zhuǎn)參數(shù)不限于通過壓縮機的空氣量，也可以是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
上述圖8也是示出在本第五實施方式中使用的喘振映射圖的圖。如圖8所示，本實施方式的特點是，使用了根據(jù)與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系來確定用于喘振判斷的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的喘振映射圖。發(fā)動機轉(zhuǎn)速、渦輪轉(zhuǎn)速和喘振區(qū)域之間存在上述圖3的壓縮機映射圖所示那樣的一定的關(guān)系。因此，根據(jù)與通過壓縮機的空氣量的場合相同的想法，如果知道發(fā)動機轉(zhuǎn)速，就能夠掌握達到喘振線的渦輪轉(zhuǎn)速、即喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速)。發(fā)動機轉(zhuǎn)速可根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器58的輸出來迅速檢測，因此與壓力比相比，獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速時的時間延遲短。因此，能夠正確且迅速地進行喘振判斷。另外，喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系與上述圖4所示的關(guān)系相同，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速就越高。
利用以與當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定了喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的喘振映射圖所進行的喘振判斷可通過使ECU 50執(zhí)行將上述圖IO所示例程中的通過壓縮機的空氣量置換為發(fā)動機轉(zhuǎn)速的類似的例程來實現(xiàn)，并能夠獲得與上述第四實施方式相同的效果。
在上述的第五實施方式中，是根據(jù)與當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系來獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的。這里，內(nèi)燃機10的進氣效率例如在渦流控制閥的開度發(fā)生變化時發(fā)生變化，或者在可變氣門機構(gòu)46、 48的控制位置發(fā)生變化時發(fā)生變化。因此，在包含渦流控制閥或可變氣門機構(gòu)等影響進氣效率的執(zhí)行器的內(nèi)燃機中，也可以如上述圖9所示的喘振映射圖那樣，除發(fā)動機轉(zhuǎn)速以外，還根據(jù)進氣效率來確定喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速)。
上述圖9也是示出在上述本第五實施方式的變形例中使用的喘振映射圖的圖。在圖9所示的喘振映射圖中反映了進氣效率隨著內(nèi)燃機10的執(zhí)行器的控制量(這里為渦流控制閥的開度)的變化而發(fā)生的變化。大致來講，在該喘振映射圖中具有多條與渦流控制閥的開度相應(yīng)的喘振線。該喘振線被設(shè)定成隨著渦流控制閥的開度變大、即隨著進氣效率變高，針對某一發(fā)動機轉(zhuǎn)速的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的值變高。
根據(jù)上述的喘振映射圖，基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和渦流控制閥的開度來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速。因此，能夠?qū)㈦S著內(nèi)燃機10的執(zhí)行器的驅(qū)動而發(fā)生的進氣效率的變化反映在喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的計算中。并且，通過使用如此算出的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速，與上述第五實施方式相比，能夠更高精度地避免喘振，同時能夠在喘振界限附近的高效率的工作區(qū)域控制壓縮機
26a。
另外，在上述圖9所示的喘振映射圖中，是根據(jù)作為與內(nèi)燃機10的進氣效率有關(guān)的執(zhí)行器的渦流控制閥的開度來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的，但是，與內(nèi)燃機10的進氣效率有關(guān)的執(zhí)行器也可以是由可變氣門機構(gòu)46、 48控制的進氣門、排氣門的氣門開啟特性(提升量、作用角、開閉正時等)。
另外，作為考慮進氣效率的其他方法，也可以具有分別檢測內(nèi)燃機10的進氣岐管12內(nèi)的壓力和溫度的進氣岐管壓力傳感器和進氣岐管進氣溫度傳感器。并且，也可以根據(jù)下式在內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)中計算進氣效率，并根據(jù)所算出的進氣效率來改變喘振映射圖中的喘振線。
進氣效率(體積效率)=(吸入空氣量/吸入空氣密度)/ (發(fā)動機轉(zhuǎn)速X排氣量)X (標準壓力/進氣岐管壓力)X (進氣岐管進氣溫度/標準
溫度)
第六實施方式
接著，參考圖14至圖16來說明本發(fā)明的第六實施方式。本實施方式的系統(tǒng)可通過使用圖1所示的硬件結(jié)構(gòu)并使ECU 50執(zhí)行代替圖IO所示例程的后述的圖14所示的例程來實現(xiàn)。[第六實施方式的特點]
在上述的第四實施方式中，當(dāng)判斷出當(dāng)前的渦輪轉(zhuǎn)速達到喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速時，迅速進行喘振避免控制。與此相對，本實施方式的特點是，根據(jù)喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速之差來判斷喘振裕度，并且根據(jù)這樣的喘振裕度來控制用于避免喘振的預(yù)定的執(zhí)行器的控制量。
圖14是為實現(xiàn)上述功能而在本第六實施方式中由ECU 50執(zhí)行的例程
的流程圖。另外，在圖14中，對于與圖12所示的步驟相同的步驟，標注
相同的標號并省略或簡化其說明。
在圖14所示的例程中，根據(jù)上述圖13的喘振映射圖和在上述步驟402中獲得的修正空氣量來計算喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速(步驟404)，接著計算喘振裕度(步驟500)。圖15是用于說明這樣的喘振裕度的圖。如圖15所示，根據(jù)當(dāng)前的修正空氣量和渦輪轉(zhuǎn)速，可得到壓縮機26a的當(dāng)前工作點。然后計算作為當(dāng)前修正空氣量下的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速之差的喘振裕度。
接著，根據(jù)在上述步驟500中算出的喘振裕度和圖16所示的喘振校正映射圖來計算喘振避免校正量(步驟502)。該喘振避免校正量是用于避免喘振的執(zhí)行器的控制量，例如在執(zhí)行器為廢氣旁通閥44的情況下，該校正量是使其開度增大的校正量。圖16是以與喘振裕度的關(guān)系確定了喘振避免校正量的映射圖。在圖16所示的映射圖中進行如下設(shè)定，艮口在喘振裕度變?yōu)橐?guī)定值以下時開始施加喘振避免校正量，并隨著喘振裕度變小，喘振避免校正量變大。
在圖14所示的例程中，接下來，與在上述步驟502中算出的喘振避免校正量相應(yīng)地調(diào)整廢氣旁通閥44的開度，由此來實施喘振避免控制(步驟504)。
另外，如在上述的第四實施方式中也說明的那樣，用于避免喘振的執(zhí)行器不限于廢氣旁通閥44。 g卩，也可以在喘振裕度變小的情況下，如果是旁通閥34，則加大其開度，如果是電動馬達28，則減小其輸出，如果是燃料噴射量，則減少噴射量，如果是可變噴嘴，則加大其開度，如果是氣門重疊度，則增加該氣門重疊度，或者如果是渦流控制閥，則加大其開度。
根據(jù)以上說明的圖14所示的例程，隨著喘振裕度變小，即隨著壓縮機26a的工作點接近喘振線，向執(zhí)行器施加的喘振避免校正量變大。根據(jù)這樣的方法，與上述第四實施方式的方法相比，能夠更可靠地避免進入喘振區(qū)域。并且，在喘振裕度比較富余的情況下，還能夠防止提供不必要的喘振避免校正量，因此能夠避免發(fā)動機輸出過度下降。
然而，在上述的第六實施方式中，是在上述步驟500中根據(jù)由當(dāng)前的通過壓縮機的空氣量算出的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速之差來計算喘振裕度的，但是喘振裕度的計算方法不限于此。S卩，喘振裕度也可以根據(jù)當(dāng)前的通過壓縮機的空氣量與由當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速計算的喘振界限空氣流量之差來計算(參考圖15)。
另外，在上述的第六實施方式中，使用了以與通過壓縮機的空氣量(修正空氣量)的關(guān)系確定了喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的映射圖(參考圖13 (圖
15))，但是，用來獲得喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速的內(nèi)燃機10的運轉(zhuǎn)參數(shù)不限
于通過壓縮機的空氣量，與上述第四實施方式的場合一樣，也可以是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。并且，喘振裕度的計算方法既可以采用根據(jù)由當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速算出的喘振界限渦輪轉(zhuǎn)速與當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速之差來計算的方法，也可以釆用根據(jù)當(dāng)前發(fā)動機轉(zhuǎn)速與由當(dāng)前渦輪轉(zhuǎn)速算出的喘振界限發(fā)動機轉(zhuǎn)速之差來計算的方法。
在上述的第六實施方式中，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟500的處理來實現(xiàn)了上述第八發(fā)明中的"喘振裕度獲得單元"，通過ECU 50執(zhí)行上述步驟502和504的處理來實現(xiàn)了上述第八發(fā)明中的"喘振避免控制單元"。
雖然在上述第一實施方式至第六實施方式中使用了具有可強制驅(qū)動壓縮機26a的電動馬達28的渦輪增壓器26，但是本發(fā)明中的增壓器不限于此，只要具有離心式壓縮機就可以。即，例如也可以是電動式壓縮機。
權(quán)利要求
1. 一種帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，包括增壓器，具有離心式壓縮機；轉(zhuǎn)速獲得單元，獲得所述離心式壓縮機的壓縮機轉(zhuǎn)速；運轉(zhuǎn)參數(shù)獲得單元，獲得運轉(zhuǎn)參數(shù)，所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是與所述離心式壓縮機的工作特性相關(guān)的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)參數(shù)，并且其波動比進氣管壓力的波動少；界限轉(zhuǎn)速獲得單元，根據(jù)所述運轉(zhuǎn)參數(shù)來獲得喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速；壓縮機控制單元，根據(jù)所述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速和所述壓縮機轉(zhuǎn)速來控制壓縮機轉(zhuǎn)速。
2. 如權(quán)利要求1所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述壓縮機控制單元又包括目標轉(zhuǎn)速獲得單元，根據(jù)內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)條件來獲得所述離心式壓縮機 的目標壓縮機轉(zhuǎn)速；以及目標轉(zhuǎn)速限制單元，限制所述目標壓縮機轉(zhuǎn)速，以使該目標壓縮機轉(zhuǎn) 速小于或等于喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
3. 如權(quán)利要求1所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 還包括驅(qū)動所述離心式壓縮機的電動馬達，所述壓縮機控制單元還包括馬達控制裝置，所述馬達控制裝置與控制 內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)的發(fā)動機控制裝置分開設(shè)置，用于控制所述電動馬達的轉(zhuǎn) 速，所述壓縮機控制單元將所述目標轉(zhuǎn)速獲得單元和所述目標轉(zhuǎn)速限制單 元設(shè)置在發(fā)動機控制裝置內(nèi)，所述馬達控制裝置控制所述電動馬達，以使得從所述發(fā)動機控制裝置 提供的所述目標壓縮機轉(zhuǎn)速與當(dāng)前的所述壓縮機轉(zhuǎn)速之差變?yōu)?。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置， 其特征在于，所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是通過所述離心式壓縮機的空氣量。
5. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
6. 如權(quán)利要求5所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 所述界限轉(zhuǎn)速獲得單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和內(nèi)燃機的進氣效率來獲得所述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
7. —種帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于，包括 增壓器，具有離心式壓縮機；轉(zhuǎn)速獲得單元，獲得所述離心式壓縮機的壓縮機轉(zhuǎn)速； 運轉(zhuǎn)參數(shù)獲得單元，獲得運轉(zhuǎn)參數(shù)，所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是與所述離心式壓縮機的工作特性相關(guān)的內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)參數(shù)，并且其波動比進氣管壓力的波動少；界限轉(zhuǎn)速獲得單元，根據(jù)所述運轉(zhuǎn)參數(shù)來獲得喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速； 喘振判斷單元，根據(jù)所述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速和所述壓縮機轉(zhuǎn)速來進 行所述離心式壓縮機的喘振判斷；
8. 如權(quán)利要求7所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在于， 包括喘振裕度獲得單元，根據(jù)所述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速和所述運轉(zhuǎn)參數(shù)來 獲得所述離心式壓縮機發(fā)生喘振之前的喘振裕度；以及喘振避免控制單元，根據(jù)所述喘振裕度來調(diào)整用于避免喘振的內(nèi)燃機 的執(zhí)行器的控制量。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在 于，所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是通過所述離心式壓縮機的空氣量。
10. 如權(quán)利要求7或8所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征 在于，所述運轉(zhuǎn)參數(shù)是發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
11. 如權(quán)利要求10所述的帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置，其特征在 于，所述界限轉(zhuǎn)速獲得單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和內(nèi)燃機的進氣效率來獲得所 述喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。
全文摘要
提供一種帶增壓器的內(nèi)燃機的控制裝置。根據(jù)空氣流量計(18)的輸出來獲得通過離心式壓縮機(26a)的空氣量。根據(jù)獲得的通過壓縮機的空氣量來獲得喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速。根據(jù)渦輪轉(zhuǎn)速傳感器(30)來獲得當(dāng)前的壓縮機轉(zhuǎn)速(渦輪轉(zhuǎn)速)。根據(jù)喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速與當(dāng)前的壓縮機轉(zhuǎn)速來控制壓縮機(26a)的轉(zhuǎn)速。更具體地說，限制目標壓縮機轉(zhuǎn)速，以使其小于或等于喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速，并且控制該目標壓縮機轉(zhuǎn)速，以使其達到基于加速器開度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速等內(nèi)燃機(10)的運轉(zhuǎn)條件的值。另外，根據(jù)喘振界限壓縮機轉(zhuǎn)速和當(dāng)前的壓縮機轉(zhuǎn)速來進行壓縮機(26a)的喘振判斷。
文檔編號F02D23/00GK101535616SQ20078002248
公開日2009年9月16日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者五十嵐修, 田畑正和 申請人:豐田自動車株式會社