專利名稱：多級增壓系統(tǒng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對將高壓渦輪增壓器和低壓渦輪增壓器串聯(lián)配置的多級增壓系統(tǒng)進(jìn)行控制的多級增壓系統(tǒng)控制裝置。
背景技術(shù)：
作為這種裝置，譬如日本特開昭62-1138 號公報、日本特開平4-M1730號公報、 特開2005-146906號公報等有過記載。這些裝置根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使向高壓渦輪增壓器及低壓渦輪增壓器供給的排氣的供給狀態(tài)發(fā)生變化，由此來對增壓模式進(jìn)行切換。具體是，譬如在日本特開2005-146906號公報等記載的裝置中，設(shè)置繞過高壓渦輪增壓器的渦輪的旁通通路以及對通往該旁通通路的排氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的排氣旁通閥。在這種裝置上，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)調(diào)節(jié)上述排氣旁通閥的開度。由此對增壓模式進(jìn)行切換。即，在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速較低的區(qū)域主要通過適于在小流量區(qū)域作動的小型高壓渦輪增壓器來實(shí)施增壓(雙增壓模式)，而在內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速較高的區(qū)域則是通過適于在大流量區(qū)域作動的大型低壓渦輪增壓器來實(shí)施增壓(單增壓模式)。在大容量的低壓渦輪增壓器中，容易因渦輪的慣性大而導(dǎo)致響應(yīng)滯后。因此，這種裝置在實(shí)施增壓模式切換時，有可能發(fā)生產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩級差、或因增壓壓力低于目標(biāo)值而導(dǎo)致產(chǎn)生煙霧等不良現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多級增壓系統(tǒng)控制裝置，能夠在將高壓渦輪增壓器與低壓渦輪增壓器串聯(lián)配置的多級增壓系統(tǒng)中更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行增壓模式的切換。< 構(gòu)成 >本發(fā)明的應(yīng)用對象、亦即多級增壓系統(tǒng)具有裝在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)排氣通路間的高壓渦輪增壓器及低壓渦輪增壓器。所述高壓渦輪增壓器具有由排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的高壓渦輪和由于所述高壓渦輪旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動從而對供氣加壓的高壓壓縮機(jī)。所述低壓渦輪增壓器具有低壓渦輪，其由在排氣流通方向上的所述高壓渦輪的下游側(cè)流通的排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；以及低壓壓縮機(jī)，其隨著所述低壓渦輪旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而在供氣流通方向上的所述高壓壓縮機(jī)的上游側(cè)對供氣加壓。所述進(jìn)排氣通路構(gòu)成為，能夠在雙增壓模式與單增壓模式之間進(jìn)行增壓模式切換。此處，所述雙增壓模式是這樣一種增壓模式通過將排氣經(jīng)過所述高壓渦輪向所述低壓渦輪供給來利用所述低壓壓縮機(jī)及所述高壓壓縮機(jī)實(shí)施增壓。而所述單增壓模式則是這樣一種增壓模式使排氣繞開所述高壓渦輪而向所述低壓渦輪供給，由此利用所述低壓壓縮機(jī)來實(shí)施增壓。本發(fā)明的多級增壓系統(tǒng)控制裝置對上述構(gòu)成的多級增壓系統(tǒng)實(shí)施控制。
本發(fā)明一個方案的特征在于，該多級增壓系統(tǒng)控制裝置具有低壓側(cè)增壓壓力取得裝置和增壓模式切換裝置。此處，所述低壓側(cè)增壓壓力取得裝置用于取得與以所述雙增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述低壓壓縮機(jī)出口處的供氣壓力相對應(yīng)的低壓側(cè)增壓壓力取得值。另外，所述增壓模式切換裝置在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值小于所述單增壓模式下的目標(biāo)增壓壓力時，禁止從所述雙增壓模式向所述單增壓模式切換，而在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值為所述目標(biāo)增壓壓力以上(或超過所述目標(biāo)增壓壓力)時則允許從所述雙增壓模式向所述單增壓模式切換。所述多級增壓系統(tǒng)控制裝置還可以具有低壓側(cè)增壓壓力上升裝置。在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值小于所述單增壓模式下的所述目標(biāo)增壓壓力時，該低壓側(cè)增壓壓力上升裝置在使所述多級增壓系統(tǒng)整體的增壓壓力保持一定的同時，使所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力上升。所述高壓渦輪增壓器可以是具有設(shè)置于所述高壓渦輪的排氣入口的可變噴嘴的可變?nèi)萘繙u輪增壓器。在上述構(gòu)成中，也可以是，在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值小于所述單增壓模式下的所述目標(biāo)增壓壓力時，所述低壓側(cè)增壓壓力上升裝置在使繞開所述高壓渦輪的排氣比例增大的同時，將所述可變噴嘴向關(guān)閉側(cè)控制。此時，所述低壓側(cè)增壓壓力上升裝置在與所述高壓渦輪的效率達(dá)到最高狀態(tài)相比的開放側(cè)控制所述可變噴嘴。所述多級增壓系統(tǒng)控制裝置還可以具有單模式增壓壓力取得裝置。該單模式增壓壓力取得裝置用于取得與以所述單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述多級增壓系統(tǒng)整體的增壓壓力相對應(yīng)的單模式增壓壓力取得值。在這樣的構(gòu)成中，可以是，在所述單模式增壓壓力取得值小于所述雙增壓模式下的所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力的目標(biāo)值時，所述增壓模式切換裝置禁止從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換，而在所述單模式增壓壓力取得值為該目標(biāo)值以上 (或超過該目標(biāo)值)時允許從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換。還可以是，所述單模式增壓壓力取得裝置取得與在所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力相對應(yīng)的低壓側(cè)增壓壓力取得值。本發(fā)明另一個方案的特征在于，多級增壓系統(tǒng)控制裝置具有單模式增壓壓力取得裝置和增壓模式切換裝置。此處，所述單模式增壓壓力取得裝置用于取得與以所述單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述多級增壓系統(tǒng)整體的增壓壓力相對應(yīng)的單模式增壓壓力取得值。不過也可以是，所述單模式增壓壓力取得裝置取得與在所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力相對應(yīng)的低壓側(cè)增壓壓力取得值。另外，在所述單模式增壓壓力取得值小于所述雙增壓模式下的所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力的目標(biāo)值時，所述增壓模式切換裝置禁止從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換，而在所述單模式增壓壓力取得值為該目標(biāo)值以上(或超過該目標(biāo)值)時允許從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換?！醋饔?、效果〉在具有這樣的構(gòu)成的本發(fā)明的多級增壓系統(tǒng)控制裝置中，在產(chǎn)生了增壓模式的切換要求時，能夠取得與在以當(dāng)前的增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述低壓壓縮機(jī)的增壓壓力相對應(yīng)的值(所述低壓側(cè)增壓壓力取得值或所述單模式增壓壓力取得值)。
并且，在該取得值為切換后的增壓模式下所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力的目標(biāo)值(在切換后的增壓模式是單增壓模式時，可與所述目標(biāo)值同樣看待的、作為所述多級增壓系統(tǒng)整體的目標(biāo)增壓壓力)以上時，典型的是比該目標(biāo)值高時，向所要求的增壓模式切換。因此，在本發(fā)明的多級增壓系統(tǒng)控制裝置中，當(dāng)切換增壓模式時，所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力不發(fā)生變化，或發(fā)生變化時始終是從高壓側(cè)變化成低壓側(cè)。從而， 在切換增壓模式時，無須使大慣性的所述低壓渦輪增壓器(所述低壓渦輪及所述低壓壓縮機(jī))加速。從而，根據(jù)本發(fā)明能夠更適當(dāng)?shù)貙?shí)施將所述高壓渦輪增壓器和所述低壓渦輪增壓器串聯(lián)配置而成的所述多級增壓系統(tǒng)中的增壓模式的切換。


圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的概略圖。圖2是表示圖1所示的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的動作情況的曲線圖。圖3是表示圖1所示的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的動作情況的曲線圖。圖4是表示圖1所示的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的動作情況的曲線圖。圖5是表示由圖1所示的本實(shí)施方式的控制裝置實(shí)施的、從雙增壓模式向單增壓模式切換的增壓模式切換處理一具體例的流程圖。圖6是表示由圖1所示的本實(shí)施方式的控制裝置實(shí)施的、從單增壓模式向雙增壓模式切換的增壓模式切換處理一具體例的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。不過，如后所述，當(dāng)然本發(fā)明不受以下所述的實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)任何限定。而如果將能夠?qū)Ρ緦?shí)施方式所作的各種變更插入到對該實(shí)施方式的說明中，則會妨礙對實(shí)施方式首尾一貫性的理解，因此將在末尾匯總說明。<第1實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成>圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明一實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)ES整體構(gòu)成的概略圖。如圖 1所示，該內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)ES具有內(nèi)燃機(jī)1、進(jìn)氣通路2、排氣通路3、高壓渦輪增壓器4 (包含高壓渦輪如及高壓壓縮機(jī)4b)、低壓渦輪增壓器5 (包含低壓渦輪fe及低壓壓縮機(jī)5b)、以及控制裝置6。進(jìn)氣通路2及排氣通路3與內(nèi)燃機(jī)1連接。高壓渦輪增壓器4及低壓渦輪增壓器 5裝在進(jìn)氣通路2及排氣通路3間。在本實(shí)施例中，高壓渦輪增壓器4及低壓渦輪增壓器5 串聯(lián)排列。即，高壓渦輪如配置在排氣流通方向上低壓渦輪fe的上游側(cè)。另外，高壓壓縮機(jī)4b配置在進(jìn)氣流通方向上低壓壓縮機(jī)恥的下游側(cè)?？刂蒲b置6對內(nèi)燃機(jī)1、進(jìn)氣通路 2、排氣通路3、高壓渦輪增壓器4以及低壓渦輪增壓器5的各部分的動作實(shí)施控制。以下詳細(xì)說明本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)ES各部分的結(jié)構(gòu)。不過，關(guān)于內(nèi)部冷卻器或催化劑等輔機(jī)類，凡與本發(fā)明主要部分無關(guān)的均適當(dāng)?shù)厥÷詧D示。在本實(shí)施例中，在內(nèi)燃機(jī)1中串聯(lián)排列著多個0個)汽缸11。另外，在該內(nèi)燃機(jī) 1中，與各汽缸11對應(yīng)地分別設(shè)有用于向各汽缸11內(nèi)供給燃料的噴射器12。
所述進(jìn)氣通路2及排氣通路3構(gòu)成為，能夠在雙增壓模式與單增壓模式之間進(jìn)行增壓模式切換。此處，雙增壓模式是這樣一種增壓模式通過將排氣經(jīng)過高壓渦輪如向低壓渦輪fe供給來利用低壓壓縮機(jī)恥及高壓壓縮機(jī)4b實(shí)施增壓。而單增壓模式則是這樣一種增壓模式將排氣繞開高壓渦輪如而向低壓渦輪fe供給，由此利用低壓壓縮機(jī)恥來實(shí)施增壓。具體是，本實(shí)施方式的進(jìn)氣通路2具有進(jìn)氣岐管21、主進(jìn)氣通路22、進(jìn)氣旁通通路23、以及供氣切換閥M。主進(jìn)氣通路22將進(jìn)氣岐管21、高壓壓縮機(jī)4b以及低壓壓縮機(jī) 5b串聯(lián)連接。進(jìn)氣旁通通路23將主進(jìn)氣通路22中的高壓壓縮機(jī)4b和低壓壓縮機(jī)恥之間的位置與高壓壓縮機(jī)4b的下游側(cè)的位置連接，由此使經(jīng)過了低壓壓縮機(jī)恥的進(jìn)氣繞開高壓壓縮機(jī)4b而向進(jìn)氣岐管21流動。在該進(jìn)氣旁通通路23中裝著供氣切換閥M。該供氣切換閥M根據(jù)其開度來調(diào)節(jié)進(jìn)氣旁通通路23中的流路截面積。本實(shí)施方式的排氣通路3具有排氣岐管31、主排氣通路32、高壓側(cè)排氣旁通通路 33、低壓側(cè)排氣旁通通路34、排氣切換閥35、以及排氣旁通閥36。主排氣通路32將排氣岐管31、高壓渦輪如以及低壓渦輪fe串聯(lián)連接。高壓側(cè)排氣旁通通路33繞開高壓渦輪如而將排氣岐管31與低壓渦輪fe連接。具體是，高壓側(cè)排氣旁通通路33將主排氣通路32中的高壓渦輪如和低壓渦輪fe 之間的位置與排氣岐管31連接。即，高壓側(cè)排氣旁通通路33能夠繞開高壓渦輪增壓器4 而向低壓渦輪增壓器5供給排氣。將低壓側(cè)排氣旁通通路34設(shè)置成繞開低壓渦輪5a。具體是，將低壓側(cè)排氣旁通通路；34設(shè)置成，將主排氣通路32中的高壓渦輪如和低壓渦輪fe之間的位置與低壓渦輪fe 的下游側(cè)的位置連接。在高壓側(cè)排氣旁通通路33中裝著排氣切換閥35。排氣切換閥35根據(jù)其開度來調(diào)節(jié)高壓側(cè)排氣旁通通路33中的流路截面積。即，該排氣切換閥35根據(jù)其開度來調(diào)節(jié)針對高壓渦輪增壓器4及低壓渦輪增壓器 5的排氣供給狀態(tài)，由此來切換增壓模式。在低壓側(cè)排氣旁通通路34中裝著排氣旁通閥36。該排氣旁通閥36根據(jù)其開度來調(diào)節(jié)低壓側(cè)排氣旁通通路34中的流路截面積。即，該排氣旁通閥36根據(jù)其開度來調(diào)節(jié)針對低壓渦輪增壓器5的排氣供給狀態(tài)，如上所述，高壓渦輪增壓器4具有由排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的高壓渦輪如和由于該高壓渦輪如旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動從而對供氣加壓的高壓壓縮機(jī)4b，除此之外，還具有高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41。即，在本實(shí)施方式中，高壓渦輪增壓器4作為所謂的可變?nèi)萘繙u輪增壓器而構(gòu)成。高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41被設(shè)置于高壓渦輪增壓器4上的高壓渦輪如的排氣入口處，能夠根據(jù)其開度來變更高壓渦輪如的A/R比。同樣，低壓渦輪增壓器5具有由在排氣流通方向上高壓渦輪如的下游側(cè)流通的排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的低壓渦輪5a，以及由于這樣的低壓渦輪fe旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動從而在供氣流通方向上高壓壓縮機(jī)4b的上游側(cè)對供氣加壓的低壓壓縮機(jī)5b，除止之外，還具有低壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴51。即，在本實(shí)施方式中，低壓渦輪增壓器5作為最大容量比高壓渦輪增壓器4大的可變?nèi)萘繙u輪增壓器而構(gòu)成。低壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴51被設(shè)置于低壓渦輪增壓器5上的低壓渦輪fe的排氣入口處，能夠根據(jù)其開度來變更低壓渦輪fe的A/R比。 控制裝置y>作為本發(fā)明的多級增壓系統(tǒng)控制裝置的一個實(shí)施方式的控制裝置6具有構(gòu)成本發(fā)明各裝置的電子控制單元60 (以下簡稱為‘ ⑶60”)。ECU60 具有CPU60a、R0M60b、RAM60c、備份 RAM60d、接口 60e、以及雙向總線 60f。 CPU60a、R0M60b、RAM60c、備份RAM60d、以及接口 60e通過雙向總線60f而相互連接。CPU60a執(zhí)行對內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)ES中各部分的動作進(jìn)行控制的程序。R0M60b中預(yù)先存儲由CPTOOa執(zhí)行的程序以及在執(zhí)行該程序時參照的映射等(除了映射以外，還包括圖表或關(guān)系式等，以下同樣。)或參數(shù)及其它數(shù)據(jù)。RAM60c構(gòu)成為，能夠在CPTOOa執(zhí)行程序時根據(jù)需要暫時存儲數(shù)據(jù)。備份RAM60d 構(gòu)成為，能夠在電源接通后在CPTOOa實(shí)際執(zhí)行程序時適當(dāng)?shù)卮鎯?shù)據(jù)，并且在電源切斷后仍保持已存儲的數(shù)據(jù)。接口 60e構(gòu)成為，與后述的各種傳感器電連接，并將來自這些傳感器的檢測信號傳遞到CPTOOa。另外，接口 60e還與噴射器12、供氣切換閥M、排氣切換閥35、排氣旁通閥 36、高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41、低壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴51等各作動部之間電連接，從而能夠?qū)⒂糜谑惯@些作動部作動的作動信號從CPTOOa傳遞到這些作動部。即，E⑶60基于各種傳感器的輸出信號來取得內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并基于該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制作動部，包括控制噴射器12的燃料噴射量或噴射正時等?？諝饬髁坑?1被設(shè)置于進(jìn)氣通路2中低壓渦輪fe的上游側(cè)，該空氣流量計61產(chǎn)生與進(jìn)氣的每單位時間的質(zhì)量流量(吸入空氣流量Ga)對應(yīng)的輸出電壓。低壓側(cè)增壓傳感器62被設(shè)置于主進(jìn)氣通路22中緊接在低壓壓縮機(jī)恥之后的位置，該低壓側(cè)增壓傳感器62 產(chǎn)生與低壓壓縮機(jī)恥出口處的供氣壓力對應(yīng)的輸出電壓。高壓側(cè)增壓傳感器63被安裝在進(jìn)氣岐管21中，該高壓側(cè)增壓傳感器63產(chǎn)生與最終的進(jìn)氣壓力、亦即作為系統(tǒng)整體的增壓壓力對應(yīng)的輸出電壓。<動作概要>圖2以至圖4是表示圖1所示的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)ES的動作情況的曲線圖。圖2中的(i)表示增壓模式被從雙增壓模式切換到單增壓模式時增壓壓力的變化情況。該圖中的(ii)則表示在雙增壓模式下將增壓壓力控制成一定壓力時高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的開度與排氣切換閥35的開度之間的關(guān)系。而該圖中的(iii)則表示高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的開度與高壓渦輪如的效率之間的關(guān)系。圖3中的(i)表示在雙增壓模式下將增壓壓力控制成一定壓力時高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的開度與排氣切換閥35的開度之間的關(guān)系(是與圖2中的(ii)對應(yīng)的圖)。該圖中的(ii)表示在雙增壓模式下將增壓壓力控制成一定壓力時高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41 的開度與雙增壓模式下的利用高壓渦輪增壓器4進(jìn)行增壓的增壓比例之間的關(guān)系。該圖中的(iii)表示高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的開度與高壓渦輪如的效率之間的關(guān)系(是與圖 2中的(iii)對應(yīng)的圖)。該圖中的(iv)表示在雙增壓模式下將增壓壓力控制成一定壓力時高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的開度與燃料消耗率之間的關(guān)系。此處，在圖2及圖3中，“VN開度”的數(shù)值越大(圖中越是向右)，則越是高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41被關(guān)閉的狀態(tài)(S卩，當(dāng)VN開度=100%時，高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41完全關(guān)閉)。圖4表示增壓模式從單增壓模式切換到雙增壓模式時增壓壓力的變化情況。以下使用圖1至圖4說明本實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)ES的動作概要。 從雙增壓模式向單增壓模式的切換>>從圖2中的(i)可知，一旦從在以雙增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中低壓壓縮機(jī)恥出口處的供氣壓力(印clpout)比單增壓模式下的目標(biāo)增壓壓力(印imtrgl)低的狀態(tài)(參照圖中A) 直接向單增壓模式進(jìn)行增壓模式切換，則如圖中單點(diǎn)劃線所示，會產(chǎn)生較大的增壓壓力級差。為此，在本實(shí)施例中，當(dāng)在以雙增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中低壓壓縮機(jī)恥出口處的供氣壓力(印clpout)小于單增壓模式下的目標(biāo)增壓壓力(印imtrgl)時，禁止從雙增壓模式向單增壓模式切換。而當(dāng)在以雙增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中低壓壓縮機(jī)恥出口處的供氣壓力 (印clpout)為單增壓模式下的目標(biāo)增壓壓力(印imtrgl)以上時(典型的情況是印clpout 比^imtrgl高)，則允許從雙增壓模式向單增壓模式切換。具體是，在上述狀態(tài)A下，當(dāng)產(chǎn)生了將增壓模式從雙增壓模式切換到單增壓模式的要求時，在實(shí)施增壓模式切換之前，為了使利用低壓渦輪增壓器5進(jìn)行增壓的增壓比例增大，將排氣切換閥35向打開方向驅(qū)動。由此使繞開高壓渦輪如的排氣的比例增大，且使向低壓渦輪增壓器5供給的排氣能量增加(其間使增壓模式切換待機(jī)，即暫時禁止)。此處，如果不改變高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的開度而使排氣切換閥35向打開方向作動，則通過高壓渦輪如的排氣的能量就會減少，由此，與利用低壓渦輪增壓器5進(jìn)行增壓的增壓比例的增加量相比，利用高壓渦輪增壓器4進(jìn)行增壓的增壓比例的減少量更大。 這樣一來，會降低系統(tǒng)整體的增壓壓力。為此，伴隨于用于增加利用低壓渦輪增壓器5進(jìn)行增壓的的增壓比例而進(jìn)行的排氣切換閥35的打開動作，為了抑制系統(tǒng)整體的增壓壓力下降，將高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41 向關(guān)閉方向驅(qū)動。這樣一來，便如圖2中的(i)所示，作為系統(tǒng)整體的增壓壓力(印im)保持一定的同時，在以雙增壓模式運(yùn)行過程中的低壓壓縮機(jī)恥的出口處的供氣壓力(印clpout)變成與單增壓模式下的目標(biāo)增壓壓力(印imtrgl)相同或比其高的狀態(tài)(參照圖中B)。在成為這樣的狀態(tài)后，實(shí)施增壓模式的切換。這樣，在本實(shí)施例中，在產(chǎn)生了向單增壓模式的增壓模式切換要求時，如果此時的雙增壓模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為上述的狀態(tài)A，則在暫且經(jīng)過狀態(tài)B后，實(shí)施向單增壓模式的增壓模式切換。另一方面，當(dāng)該要求產(chǎn)生時的雙增壓模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)為上述的狀態(tài)B時，就將增壓模式從該狀態(tài)B直接切換成單增壓模式。由此，當(dāng)在將增壓模式從雙增壓模式切換成單增壓模式之際，低壓壓縮機(jī)恥的出口處的供氣壓力發(fā)生變化時，始終是從高壓側(cè)向低壓側(cè)變化。即，在向單增壓模式轉(zhuǎn)移之際，增壓壓力相對于目標(biāo)增壓壓力始終從高壓側(cè)向低壓側(cè)變化。從而，無須在增壓模式切換時刻使大慣性低壓渦輪增壓器5 (低壓渦輪fe及低壓壓縮機(jī)5b)加速，就能夠有效地防止切換后的單增壓模式下的增壓壓力比目標(biāo)增壓壓力低的情況。即，能夠?qū)⒃鰤簤毫刂圃谀繕?biāo)值以上，并且能夠有效地防止產(chǎn)生上述那種增壓壓力級差。從而，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠在將增壓模式從雙增壓模式向單增壓模式切換之際有效地防止轉(zhuǎn)矩級差、產(chǎn)生煙霧、以及限制噴射量導(dǎo)致的性能降低等不良現(xiàn)象的發(fā)生。此處，在本實(shí)施方式中，在從上述的狀態(tài)A向狀態(tài)B轉(zhuǎn)移之際，以高壓渦輪如的效率變成最高的開度(最高有效開度θ VNmax:譬如60%)為上限來進(jìn)行高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的關(guān)閉動作(前提是，在產(chǎn)生向單增壓模式的增壓模式切換要求之前以雙增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，對高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的開度進(jìn)行反饋控制，以使VN開度成為比最高有效開度θ VNmax更加打開的狀態(tài))。理由如下如圖3所示，在通過伴隨著高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41的關(guān)閉動作而進(jìn)行的排氣切換閥35的打開動作，使利用低壓渦輪增壓器5進(jìn)行增壓的增壓比例增加時，在超過最高有效開度θ VNmax的VN開度的區(qū)域(圖中虛線右側(cè)的區(qū)域)燃料消耗率急劇惡化。而在最高有效開度QVNmax以下的VN開度的區(qū)域(圖中虛線左側(cè)的區(qū)域)，則不僅能夠提高高壓渦輪如的效率，還能盡量抑制燃料消耗率的惡化。 從單增壓模式向雙增壓模式的切換>>從圖4可知，當(dāng)在以單增壓模式運(yùn)行過程中作為系統(tǒng)整體的增壓壓力(印im) 比在增壓模式切換后的雙增壓模式下的低壓壓縮機(jī)恥的出口處的供氣壓力的目標(biāo)值 (epclpouttrg)低時，在實(shí)施增壓模式切換之際，需要使大慣性的低壓渦輪增壓器5 (低壓渦輪fe及低壓壓縮機(jī)5b)加速。另外，在從單增壓模式向雙增壓模式切換時，需要使利用高壓渦輪增壓器4的增壓和利用低壓渦輪增壓器5的增壓雙方都增加，因此有排氣能量不足的傾向。從而，一旦在這種情況下實(shí)施了增壓模式切換，則如圖中一點(diǎn)劃線所示，會產(chǎn)生較大的增壓壓力級差。為此，在本實(shí)施例中，當(dāng)在以單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中作為系統(tǒng)整體的增壓壓力 (印im:此時可以與低壓壓縮機(jī)恥出口處的供氣壓力(印clpout) —樣看待)小于雙增壓模式下的低壓壓縮機(jī)恥的出口處的供給壓力的目標(biāo)值(印clpouttrg)時，禁止從單增壓模式向雙增壓模式切換。而當(dāng)在以單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中作為系統(tǒng)整體的增壓壓力(印im)為雙增壓模式下的低壓壓縮機(jī)恥的出口處的供氣壓力的目標(biāo)值(印clpouttrg)以上時(典型的是^im 比印clpouttrg高時)，允許從單增壓模式向雙增壓模式切換。由此，當(dāng)在將增壓模式從單增壓模式向雙增壓模式切換之際，低壓壓縮機(jī)恥的出口處的供氣壓力發(fā)生變化時，始終是從高壓側(cè)向低壓側(cè)變化。從而，無須在增壓模式切換時刻使大慣性低壓渦輪增壓器5 (低壓渦輪fe及低壓壓縮機(jī)5b)加速，就能夠有效地防止切換后的雙增壓模式下的增壓壓力比目標(biāo)增壓壓力低的情況。即，能夠?qū)⒃鰤簤毫刂圃谀繕?biāo)值以上，并且能夠有效地防止產(chǎn)生上述那樣的增壓壓力級差。從而，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠在將增壓模式從單增壓模式向雙增壓模式切換之際有效地防止轉(zhuǎn)矩級差、產(chǎn)生煙霧、以及限制噴射量導(dǎo)致的性能降低等不良現(xiàn)象的發(fā)生?！磩幼鞯木唧w示例〉以下說明具有上述構(gòu)成的本實(shí)施方式的控制裝置6的動作的具體例。不過，在表示流程的附圖中，將“步驟”簡稱為“ S”。 從雙增壓模式向單增壓模式的切換>>圖5是表示由圖1所示的本實(shí)施方式的控制裝置6(ECU60)實(shí)施的、從雙增壓模式向單增壓模式切換的增壓模式切換處理的一具體例的流程圖。在產(chǎn)生將增壓模式從雙增壓模式向單增壓模式切換的要求時，CPTOOa執(zhí)行圖5所示的增壓模式切換程序500。一旦開始了程序500的處理，則首先在步驟510取得單模式目標(biāo)增壓壓力 epimtrgl。基于由各種傳感器(包括油門開度傳感器等圖中未示的傳感器)取得的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和存儲在R0M60b中的映射等取得該單模式目標(biāo)增壓壓力印imtrgl。然后，在步驟520取得低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout。在本實(shí)施方式中，基于低壓側(cè)增壓壓力傳感器62的輸出取得該低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout。接著，處理進(jìn)入步驟 530，判定低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout是否在單模式目標(biāo)增壓壓力^imtrgl以上。當(dāng)?shù)蛪簤嚎s機(jī)出口壓力印clpout為單模式目標(biāo)增壓壓力^imtrgl以上時(步驟530 =是)，處理進(jìn)入步驟MO，將增壓模式從雙增壓模式切換成單增壓模式，且結(jié)束本程序。另一方面，當(dāng)?shù)蛪簤嚎s機(jī)出口壓力印clpout小于單模式目標(biāo)增壓壓力印imtrgl 時(步驟530 =否)，禁止在這一時刻切換增壓模式，處理進(jìn)入步驟550。在步驟550，為了增加利用低壓渦輪增壓器5進(jìn)行增壓的增壓比例使排氣切換閥 35進(jìn)行打開動作，并且為了保持作為系統(tǒng)整體的增壓壓力而使高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41 進(jìn)行關(guān)閉動作。接著，處理返回到步驟520。然后，在低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout成為單模式目標(biāo)增壓壓力^imtrgl以上的時刻(步驟530 =是)，處理進(jìn)入步驟M0，將增壓模式從雙增壓模式切換成單增壓模式，且結(jié)束本程序。 從單增壓模式向雙增壓模式的切換>>圖6是表示由圖1所示的本實(shí)施方式的控制裝置6(ECU60)實(shí)施的、從單增壓模式向雙增壓模式切換的增壓模式切換處理的一具體例的流程圖。在產(chǎn)生了將增壓模式從單增壓模式向雙增壓模式切換的要求時，CPTOOa執(zhí)行圖6所示的增壓模式切換程序600。一旦開始了程序600的處理，則首先在步驟610取得能夠與在以單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中作為系統(tǒng)整體的增壓壓力(印im) —樣看待的低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout。然后在步驟620取得雙模式低壓壓縮機(jī)出口壓力目標(biāo)值印clpouttrg?；谟筛鞣N傳感器(包括油門開度傳感器等圖中未示的傳感器)取得的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和存儲在R0M60b 中的映射等取得該雙模式低壓壓縮機(jī)出口壓力目標(biāo)值印clpouttrg。接著，處理進(jìn)入步驟630，判定低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout是否在雙模式低壓壓縮機(jī)出口壓力目標(biāo)值印clpouttrg以上。當(dāng)?shù)蛪簤嚎s機(jī)出口壓力印clpout為雙模式低壓壓縮機(jī)出口壓力目標(biāo)值印clpouttrg以上時(步驟630 =是)，處理進(jìn)入步驟640，將增壓模式從單增壓模式切換成雙增壓模式，且結(jié)束本程序。而當(dāng)?shù)蛪簤嚎s機(jī)出口壓力印clpout小于雙模式低壓壓縮機(jī)出口壓力目標(biāo)值印clpouttrg時(步驟630 =否)，禁止在這一時刻切換增壓模式，處理進(jìn)入步驟650。在步驟650，使低壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴51進(jìn)行關(guān)閉動作。接著，處理返回步驟610。然后，在低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout成為雙模式低壓壓縮機(jī)出口壓力目標(biāo)值印cIpouttrg以上的時刻(步驟630 =是)，處理進(jìn)入步驟640，將增壓模式從單增壓模式切換成雙增壓模式，且結(jié)束本程序?！醋冃卫荡送?，如上所述，上述實(shí)施方式只是申請人在本發(fā)明申請時作為最佳示例舉出的本發(fā)明的代表性的實(shí)施方式。因此本發(fā)明當(dāng)然不受上述實(shí)施方式任何限制。從而，當(dāng)然可以在不改變本發(fā)明本質(zhì)部分的范圍內(nèi)對上述實(shí)施方式作種種變更。以下例舉幾個有代表性的變形例。當(dāng)然，變形例不限于以下例舉的。另外，可以在技術(shù)上不發(fā)生矛盾的范圍內(nèi)將多個變形例的全部或部分適當(dāng)?shù)亟M合應(yīng)用。不應(yīng)基于上述實(shí)施方式或下述變形例的記載而對本發(fā)明(尤其是構(gòu)成解決本發(fā)明的技術(shù)問題的方案的各構(gòu)成要素的作用、功能上的描述)作限定解釋。這種限定解釋會對(以先申請原則急于申請)申請人的利益造成不當(dāng)損害，并且給仿冒者帶來不當(dāng)利益，這是不允許的。譬如，本發(fā)明能夠應(yīng)用于汽油發(fā)動機(jī)、柴油發(fā)動機(jī)、甲烷發(fā)動機(jī)、生物乙醇發(fā)動機(jī)以及其它任意類型的內(nèi)燃機(jī)。也不特別限定汽缸數(shù)量或汽缸排列方式(串聯(lián)、V型、水平相向)°另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式中記載的具體的控制方式。譬如，有時圖2中(i)所示的狀態(tài)A有可能并非增壓壓力反饋控制的結(jié)果，而是由于低壓渦輪增壓器5的響應(yīng)滯后導(dǎo)致的。此時，可以將圖5的流程的步驟550中的處理，置換成一定時間進(jìn)行待機(jī)的處理，來取代使排氣切換閥35進(jìn)行打開動作和使高壓側(cè)可變?nèi)~片式噴嘴41進(jìn)行關(guān)閉動作?？梢岳没诟邏簜?cè)增壓壓力傳感器63的輸出而取得的作為系統(tǒng)整體的增壓壓力(系統(tǒng)增壓壓力印im)，來取代圖6的流程中的低壓壓縮機(jī)出口壓力印clpout。另外，即使沒有低壓側(cè)增壓壓力傳感器62和高壓側(cè)增壓壓力傳感器63，也可以利用基于空氣流量計61等其它傳感器的輸出而取得的其他內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)來對低壓壓縮機(jī)出口壓力epclpout和系統(tǒng)增壓壓力epim進(jìn)行在線推定。另外，不言而喻，能夠?qū)D5流程中的步驟530和圖6流程中的步驟630中的不等號變更為不含“=”的形式(與此相應(yīng)，當(dāng)然可以對上述流程的說明再進(jìn)行變更)。此外，在不改變本發(fā)明本質(zhì)性部分的范圍內(nèi)，未特別提及的變形例當(dāng)然也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。另外，對于在構(gòu)成解決本發(fā)明技術(shù)問題的方案的各要素中的進(jìn)行了作用和功能性描述的要素，除了上述實(shí)施方式和變形例中所記載的具體結(jié)構(gòu)外，還包括能夠?qū)崿F(xiàn)該作用和功能的任何結(jié)構(gòu)。能夠?qū)⒈菊f明書中引用的在先申請和公報的公開內(nèi)容(包括說明書及附圖)作為構(gòu)成本說明書的一部分的內(nèi)容引用。
權(quán)利要求
1.一種多級增壓系統(tǒng)控制裝置，用于對多級增壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，所述多級增壓系統(tǒng)具有高壓渦輪增壓器、低壓渦輪增壓器和進(jìn)排氣通路，所述高壓渦輪增壓器具有高壓渦輪，其被排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；和高壓壓縮機(jī)，其由于所述高壓渦輪旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而對供氣加壓，所述低壓渦輪增壓器具有低壓渦輪，其由在排氣流通方向上的所述高壓渦輪的下游側(cè)流通的排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；和低壓壓縮機(jī)，其隨著所述低壓渦輪旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而在供氣流通方向上的所述高壓壓縮機(jī)的上游側(cè)對供氣加壓，所述進(jìn)排氣通路構(gòu)成為，能夠在雙增壓模式與單增壓模式之間進(jìn)行增壓模式切換，所述雙增壓模式是將排氣經(jīng)過所述高壓渦輪向所述低壓渦輪供給，由此通過所述低壓壓縮機(jī)及所述高壓壓縮機(jī)來實(shí)施增壓的模式，所述單增壓模式是將排氣繞開所述高壓渦輪而向所述低壓渦輪供給，由此通過所述低壓壓縮機(jī)來實(shí)施增壓的模式，該多級增壓系統(tǒng)控制裝置的特征在于，具有低壓側(cè)增壓壓力取得單元，其用于取得與以所述雙增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述低壓壓縮機(jī)出口處的供氣壓力相對應(yīng)的低壓側(cè)增壓壓力取得值；和增壓模式切換單元，其在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值小于所述單增壓模式下的目標(biāo)增壓壓力時，禁止從所述雙增壓模式向所述單增壓模式切換，而在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值為所述目標(biāo)增壓壓力以上時允許從所述雙增壓模式向所述單增壓模式切換。
2.如權(quán)利要求1所述的多級增壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，還具有低壓側(cè)增壓壓力上升單元，在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值小于所述單增壓模式下的所述目標(biāo)增壓壓力時，該低壓側(cè)增壓壓力上升單元使所述多級增壓系統(tǒng)整體的增壓壓力保持一定的同時，使所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力上升。
3.如權(quán)利要求2所述的多級增壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述高壓渦輪增壓器是具有設(shè)置于所述高壓渦輪的排氣入口的可變噴嘴的可變?nèi)萘繙u輪增壓器，在所述低壓側(cè)增壓壓力取得值小于所述單增壓模式下的所述目標(biāo)增壓壓力時，所述低壓側(cè)增壓壓力上升單元在使繞過所述高壓渦輪的排氣的比例增大的同時將所述可變噴嘴向關(guān)閉側(cè)控制。
4.如權(quán)利要求3所述的多級增壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述低壓側(cè)增壓壓力上升單元在與所述高壓渦輪的效率達(dá)到最高的狀態(tài)相比的開放側(cè)控制所述可變噴嘴。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的多級增壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，還具有單模式增壓壓力取得單元，該單模式增壓壓力取得單元用于取得與以所述單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述多級增壓系統(tǒng)整體的增壓壓力相對應(yīng)的單模式增壓壓力取得值，在所述單模式增壓壓力取得值小于所述雙增壓模式下的所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力的目標(biāo)值時，所述增壓模式切換單元禁止從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換，而在所述單模式增壓壓力取得值為該目標(biāo)值以上時允許從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換。
6.如權(quán)利要求5所述的多級增壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述單模式增壓壓力取得單元用于取得與在所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力相對應(yīng)的低壓側(cè)增壓壓力取得值。
7.一種多級增壓系統(tǒng)控制裝置，用于對多級增壓系統(tǒng)進(jìn)行控制，所述多級增壓系統(tǒng)具有高壓渦輪增壓器、低壓渦輪增壓器和進(jìn)排氣通路，所述高壓渦輪增壓器具有高壓渦輪，其由排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；和高壓壓縮機(jī)，其由于所述高壓渦輪旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而對供氣加壓，所述低壓渦輪增壓器具有低壓渦輪，其由在排氣流通方向上的所述高壓渦輪的下游側(cè)流通的排氣旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；和低壓壓縮機(jī)，其隨著所述低壓渦輪旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，從而在供氣流通方向上的所述高壓壓縮機(jī)的上游側(cè)對供氣加壓，所述進(jìn)排氣通路構(gòu)成為，能夠在雙增壓模式與單增壓模式之間進(jìn)行增壓模式切換，所述雙增壓模式是將排氣經(jīng)過所述高壓渦輪向所述低壓渦輪供給，由此通過所述低壓壓縮機(jī)及所述高壓壓縮機(jī)來實(shí)施增壓的模式，所述單增壓模式是將排氣繞開所述高壓渦輪而向所述低壓渦輪供給，由此通過所述低壓壓縮機(jī)來實(shí)施增壓的模式，該多級增壓系統(tǒng)控制裝置的特征在于，具有單模式增壓壓力取得單元，其用于取得與在以所述單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述多級增壓系統(tǒng)整體的增壓壓力相對應(yīng)的單模式增壓壓力取得值；和增壓模式切換單元，其在所述單模式增壓壓力取得值小于所述雙增壓模式下的所述低壓壓縮機(jī)的出口處的供氣壓力的目標(biāo)值時，禁止從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換，而在所述單模式增壓壓力取得值為該目標(biāo)值以上時允許從所述單增壓模式向所述雙增壓模式切換。
8.如權(quán)利要求7所述的多級增壓系統(tǒng)控制裝置，其特征在于，所述單模式增壓壓力取得單元用于取得與在所述低壓壓縮機(jī)的所述出口處的供氣壓力相對應(yīng)的低壓側(cè)增壓壓力取得值。
全文摘要
當(dāng)與以雙增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中低壓壓縮機(jī)的出口處的供氣壓力相對應(yīng)的低壓側(cè)增壓壓力取得值小于單增壓模式下的目標(biāo)增壓壓力時，禁止從雙增壓模式向單增壓模式切換，而在該低壓側(cè)增壓壓力取得值為目標(biāo)增壓壓力以上時則允許從雙增壓模式向單增壓模式切換?；蛘?，當(dāng)在以單增壓模式運(yùn)轉(zhuǎn)過程中增壓壓力小于雙增壓模式下的低壓壓縮機(jī)的出口處的供氣壓力目標(biāo)值時，禁止從單增壓模式向雙增壓模式切換，而在增壓壓力為該目標(biāo)值以上時則允許從單增壓模式向雙增壓模式切換。
文檔編號F02B37/24GK102272426SQ200980153598
公開日2011年12月7日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者塚本佳久 申請人:豐田自動車株式會社