具有渦輪增壓器的發(fā)動機的控制設備以及控制發(fā)動機的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于具有渦輪增壓器的發(fā)動機的控制設備，以及控制該發(fā)動機的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為安裝在車輛(諸如汽車)上的一種類型的發(fā)動機，實踐使用中有一種依靠排氣渦輪增壓器利用空氣增壓的發(fā)動機。在該類型的發(fā)動機中，輸出轉(zhuǎn)矩的增加和增壓壓力的增加之間存在特定關(guān)系，因為增壓壓力的升高響應于節(jié)流閥的打開而具有延遲，所以即使節(jié)流閥打開以便增加輸出轉(zhuǎn)矩，也難以很快增加輸出轉(zhuǎn)矩。因此，即使由于通過車輛的駕駛員增加加速器的操作量而增加要求從發(fā)動機生成的要求輸出轉(zhuǎn)矩值，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩也未必良好響應于要求值的增加。
[0003]例如，當用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值如圖6A的雙點劃線指示的那樣增加時，打開節(jié)流閥以便根據(jù)增加的要求值來增加發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩。如果打開節(jié)流閥，那么緊接在打開節(jié)流閥之后，供給至燃燒室的空氣和燃料增加至一定程度。但是，因為增壓壓力不立即增加，所以隨后供給至燃燒室的空氣和燃料僅逐漸增加。因此，基于燃燒室中燃料的燃燒的發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩初始如圖6A的周期Tl中的實線指示的增加，然后如周期t2中的實線指示的，輸出轉(zhuǎn)矩的增加停滯(即，減慢或者停止)。但是，如果隨著燃料在燃燒室中燃燒使發(fā)動機速度增加以及發(fā)動機的排氣的流量增加，渦輪增壓器由排氣驅(qū)動，如圖6B指示的增壓壓力急速增加。如果在增壓壓力急速增加的情形下節(jié)流閥放置在打開狀態(tài)，那么供給至燃燒室的空氣和燃料的量很快增加，在圖6A的周期t3中基于燃料的燃燒的發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩很快增加。
[0004]在日本專利申請公開2008-14281 (JP2008-14281A)中，提議的是初始抑制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，以便從渦輪增壓器啟動的時間到渦輪增壓器以良好響應操作的時間期間抑制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩突然改變或變化。當應用JP2008-14281的技術(shù)時，如圖6B在周期t3中指示的，在渦輪增壓器示出足夠響應性并且增壓壓力升高之前，初始抑制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩(在周期tl、t2)0結(jié)果，舉例來說，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩如圖6A的虛線指示的那樣變化，輸出轉(zhuǎn)矩的突然改變不太可能或者不可能發(fā)生在周期tl、t2。在從周期t2至周期t3的過渡時間，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)增加。
[0005]如果在渦輪增壓器示出足夠響應性之前初始抑制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，正如JP2008-14281A描述的，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的突然改變不太可能或者不可能發(fā)生在從渦輪增壓器啟動的時間至渦輪增壓器示出了足夠響應性的時間之間的周期期間。但是，如果由于駕駛員增加了加速器的操作量，如上所述當用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加時輸出轉(zhuǎn)矩被抑制，那么隨著要求值的增加，在較早周期發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩必然降低。在該情況下，即使駕駛員增加加速器操作量，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩也不像駕駛員期望的那樣增加。因此，駕駛員可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩的增加變得減慢或者遲緩。
[0006]如果當用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值隨著駕駛員增加加速器操作量而增加時不抑制輸出轉(zhuǎn)矩，那么由于輸出轉(zhuǎn)矩的增加的減慢，駕駛員將不會感覺不舒適或者奇怪。但是，在該情況下，當在圖6B從周期t2過渡至周期t3的時間增壓壓力急速增加時，從周期t2中實線指示的輸出轉(zhuǎn)矩的增加停滯的狀態(tài)起，如圖6A的周期t3中實線指示的，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩急速增加。結(jié)果，由于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的急速增加，駕駛員可能感覺奇怪或者不舒適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種具有渦輪增壓器的發(fā)動機的控制設備，當增壓壓力從輸出轉(zhuǎn)矩停滯的狀態(tài)(或者仍幾乎恒定)急速增加時，利用該控制設備，駕駛員不太可能或者不可能感覺奇怪或者不舒適，同時緊接在用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加之后駕駛員不太可能或者不可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩的增加變得減慢。本發(fā)明還提供了一種控制發(fā)動機的方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方案的具有渦輪增壓器的發(fā)動機的控制設備，其包括電子控制單元，其基于對發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值來設定目標輸出轉(zhuǎn)矩，并且將發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)整至目標輸出轉(zhuǎn)矩。用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值隨著通過安裝有該發(fā)動機的車輛的駕駛員的加速器操作量的增加而增加。如果目標輸出轉(zhuǎn)矩隨著輸出轉(zhuǎn)矩的要求值的增加而增加，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩開始朝向增加目標輸出轉(zhuǎn)矩的方向增加。但是，在依靠排氣渦輪增壓器利用空氣增壓的發(fā)動機中，難以緊接在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后以良好的響應性提高增壓壓力，在發(fā)動機速度增加之后增壓壓力具有急速增加的趨勢，在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后排氣的流量增加。因此，在增壓壓力以低速率增加的同時，如上所述已經(jīng)開始增加的輸出轉(zhuǎn)矩在初始增加至某些程度之后一度停滯，然后根據(jù)增壓壓力的后續(xù)急速增加而急速增加。
[0009]因為輸出轉(zhuǎn)矩在初始增加至某些程度之后一度停滯，同時如上所述在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后增壓壓力以低速率增加，所以目標輸出轉(zhuǎn)矩從輸出轉(zhuǎn)矩偏離至較大側(cè)。換句話說，目標輸出轉(zhuǎn)矩從發(fā)動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩偏離至較大側(cè)，而實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加處于停滯狀態(tài)(即，實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加減慢或者停止)。在該情況下，電子控制單元執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作，以便從發(fā)動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加率超過預定值的時刻起限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加。以這種方式，在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后一度停滯之后，能夠防止輸出轉(zhuǎn)矩從輸出轉(zhuǎn)矩隨著增壓壓力急速增加而停滯的狀態(tài)急速增加，由于輸出轉(zhuǎn)矩從其停滯條件急速增加，駕駛員不太可能或者不可能感覺奇怪或者不舒適。
[0010]而且，不通過轉(zhuǎn)矩限制操作來限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加，同時在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后增壓壓力以低速率增加。因此，隨著駕駛員的加速器操作量增加，在用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加之后的早期不限制輸出轉(zhuǎn)矩，即在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后的早期不限制輸出轉(zhuǎn)矩。如果在該情形下限制輸出轉(zhuǎn)矩，那么即使駕駛員增加加速器的操作量，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩不像駕駛員期望的那樣增加；因此，駕駛員會感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加的減慢或者停滯。但是，根據(jù)本發(fā)明的上述方案，駕駛員將不會感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加的減慢。因此，當增壓壓力急速增加時，由于輸出轉(zhuǎn)矩從其停滯狀態(tài)急速增加，所以駕駛員不太可能或者不可能感覺奇怪或者不舒適，同時緊接在用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加之后也不太可能或者不可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加的減慢。[0011 ] 電子控制單元可以在轉(zhuǎn)矩限制操作中通過控制節(jié)流閥的開度限制發(fā)動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加。如果通過改變節(jié)流閥的開度(節(jié)流閥開度)來調(diào)整發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩，那么響應于節(jié)流閥開度的改變，能夠以高響應性調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩。因此，當如上所述通過控制節(jié)流閥開度在轉(zhuǎn)矩限制操作中限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加時，通過當限制輸出轉(zhuǎn)矩增加的操作結(jié)束時調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度至較大值，能夠以高響應性增加輸出轉(zhuǎn)矩。
[0012]當用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加同時在轉(zhuǎn)矩限制操作中正在限制發(fā)動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加時，電子控制單元可以降低對輸出轉(zhuǎn)矩的增加進行的限制。如果當用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值隨著駕駛員的加速器操作的量增加而增加時同時在轉(zhuǎn)矩限制操作中正在限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加，不減緩對輸出轉(zhuǎn)矩的增加的限制，則響應于加速器操作量的增加，駕駛員會感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加中的減慢或者停滯。但是，在上述情形中減緩在轉(zhuǎn)矩限制操作中對輸出轉(zhuǎn)矩的增加的限制，因此，駕駛員不太可能或者不可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加中的減慢。
[0013]當在限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加的轉(zhuǎn)矩限制操作期間發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩達到用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值時，電子控制單元可以結(jié)束限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加。在該情況下，當發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩達到要求值時能夠適當?shù)亟Y(jié)束轉(zhuǎn)矩限制操作，并且變得不必通過轉(zhuǎn)矩限制操作來限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加。
[0014]電子控制單元可以通過將目標輸出轉(zhuǎn)矩降低至小于用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值的值并且然后以預定增加率增加目標輸出轉(zhuǎn)矩，來限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加。
[0015]當在限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加的轉(zhuǎn)矩限制操作期間用于發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值改變時，電子控制單元可以根據(jù)已經(jīng)改變的要求值來改變目標輸出轉(zhuǎn)矩的增加率。當由于駕駛員的加速器操作的量增加使得增加要求值同時在轉(zhuǎn)矩限制操作中正在限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加時，這意味著駕駛員試圖很快增加發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩。另一方面，當由于駕駛員的加速器操作的量降低使得要求值減小，同時在轉(zhuǎn)矩限制操作中正限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加時，這意味著駕駛員試圖抑制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加。鑒于這些事實，通過當要求值增加時增加目標輸出轉(zhuǎn)矩的增加率，以及當要求值降低時降低目標輸出轉(zhuǎn)矩的增加率，如上所述能夠滿足駕駛員的請求。
[0016]電子控制單元可以以如下方式執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作。S卩，當目標輸出轉(zhuǎn)矩比發(fā)動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩大了至少預定量，并且實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加率等于或者小于預定值時，電子控制單元計算在經(jīng)過預定時間段之后達到的增壓下從發(fā)動機生成的最大轉(zhuǎn)矩。電子控制單元通過監(jiān)控最大轉(zhuǎn)矩來確定發(fā)動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加率超過預定值的時刻，并且從該時刻起限制發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩的增加。當由連接至發(fā)動機的變速器進行的速度控制之外的控制要求發(fā)動機暫時減小轉(zhuǎn)矩、同時發(fā)動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩的增加被限制時，電子控制