增壓系統(tǒng)的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本公開涉及用于向發(fā)動(dòng)機(jī)供給壓縮的進(jìn)氣的增壓系統(tǒng)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的技術(shù)，已知利用增壓器壓縮進(jìn)氣并將壓縮的該進(jìn)氣向發(fā)動(dòng)機(jī)供給的方法(增壓)，廣泛應(yīng)用于汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)等。根據(jù)其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，增壓器有時(shí)會(huì)過渡性地成為喘振或超速等異常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。這些異常運(yùn)轉(zhuǎn)可能造成設(shè)備的損壞，因此需要盡可能防止。
[0003]專利文獻(xiàn)I中公開有一種發(fā)明，作為渦輪增壓器的控制裝置，從渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)預(yù)測(cè)喘振的產(chǎn)生，在喘振剛要產(chǎn)生之前將排氣旁通閥開閥，降低向渦輪流動(dòng)的排氣流量，由此，抑制喘振。
[0004]專利文獻(xiàn)2中公開有一種發(fā)明，作為增壓控制裝置，設(shè)置使進(jìn)氣從壓縮機(jī)的下游側(cè)向上游側(cè)回流的壓縮機(jī)旁通閥，在預(yù)測(cè)到喘振要產(chǎn)生的情況下，將該旁通閥開閥而使進(jìn)氣回流，由此，抑制喘振。
[0005]專利文獻(xiàn)3中公開有一種發(fā)明，作為可變?nèi)萘繙u輪增壓器的控制裝置，在渦輪增壓器超速時(shí)，改變噴嘴葉片的翼角，以使噴嘴面積成為最大，由此，抑制超速。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)I:(日本)特開2004 — 27897號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:(日本)特開2006 — 207506號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:(日本)特開平5 — 280365號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]但是，隨著近來發(fā)動(dòng)機(jī)的高速化，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的控制邏輯電路及硬件變得越來越復(fù)雜。在這種背景下，在上述專利文獻(xiàn)I一3所公開的技術(shù)中，若要將防止喘振的功能加載到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器上，就會(huì)存在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的控制邏輯電路及硬件結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜的問題。進(jìn)而，若在具有復(fù)雜的控制邏輯電路及硬件結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中控制喘振這樣的變化較快的過渡現(xiàn)象，其通信延遲有可能成為問題。
[0013]本發(fā)明的至少一實(shí)施方式是鑒于上述現(xiàn)有課題而做出的，其目的在于，提供一種增壓系統(tǒng)的控制裝置，在能夠抑制增壓壓力的急劇變動(dòng)的同時(shí)，預(yù)先防止喘振的產(chǎn)生，并且，能夠避免通信延遲的影響而迅速地控制增壓壓力。
[0014]用于解決課題的技術(shù)方案
[0015]本發(fā)明的至少一實(shí)施方式提供一種增壓系統(tǒng)的控制裝置，所述增壓系統(tǒng)用于向發(fā)動(dòng)機(jī)供給壓縮的進(jìn)氣，其特征在于，
[0016]所述增壓系統(tǒng)包含:
[0017]增壓器，其壓縮向所述發(fā)動(dòng)機(jī)供給的進(jìn)氣；
[0018]增壓壓力控制單元，其控制所述增壓器的增壓壓力；
[0019]控制裝置，其控制所述增壓壓力控制單元，
[0020]所述控制裝置具備:
[0021]發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，其具有輸入有與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的各種傳感器信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)輸入部、及基于向該發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)輸入部輸入的傳感器信號(hào)控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制部；
[0022]渦輪控制器，其具有輸入有與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的各種傳感器信號(hào)中的至少與所述增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相關(guān)的傳感器信號(hào)的渦輪信號(hào)輸入部、及包含計(jì)算與所述增壓器的目標(biāo)增壓壓力對(duì)應(yīng)的渦輪控制指令值的渦輪控制指令值計(jì)算部的渦輪控制部，具有與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器分別獨(dú)立的控制部及信號(hào)輸入部；
[0023]通過將由所述渦輪控制指令值計(jì)算部計(jì)算出的所述渦輪控制指令值輸出至所述增壓壓力控制單元來控制所述增壓壓力控制單元，以使所述增壓器的增壓壓力成為所述目標(biāo)增壓壓力。
[0024]所述增壓系統(tǒng)的控制裝置具備具有與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器分別獨(dú)立的控制部及信號(hào)輸入部的渦輪控制器。與同時(shí)進(jìn)行對(duì)多種設(shè)備的控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器不同，該渦輪控制器是基本上只進(jìn)行對(duì)增壓器的控制的控制器。因此，通過在該渦輪控制器的渦輪控制部中計(jì)算渦輪控制指令值，并將該渦輪控制指令值輸出至增壓壓力控制單元，由此，增壓壓力控制單元的控制不需要與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行通信，所以能夠避免與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的通信延遲造成的影響，迅速地控制增壓壓力。
[0025]在一些實(shí)施方式中，所述渦輪控制部包含基于輸入到渦輪信號(hào)輸入部的傳感器信號(hào)計(jì)算增壓器的裕度的裕度計(jì)算部，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制部包含比較由裕度計(jì)算部計(jì)算的裕度和預(yù)先規(guī)定的裕度閾值的喘振.超速許可判定部，與裕度高于裕度閾值的情況相比，在裕度低于裕度閾值的情況下，到增壓器的增壓壓力成為目標(biāo)增壓壓力為止的響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。
[0026]根據(jù)這種實(shí)施方式，在表示對(duì)喘振的容限的指標(biāo)即裕度(喘振裕度)低于裕度閾值的情況下，與裕度高于裕度閾值的情況相比，到增壓器的增壓壓力成為目標(biāo)增壓壓力為止的響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。因此，能夠在裕度低于裕度閾值這樣的對(duì)喘振沒有容限的狀態(tài)下避免喘振產(chǎn)生，抑制增壓器的異常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0027]所述實(shí)施方式中，裕度閾值基于增壓器的目標(biāo)增壓壓力與實(shí)際增壓壓力的偏差或目標(biāo)燃料噴射量與實(shí)際燃料噴射量的偏差規(guī)定。
[0028]根據(jù)這種實(shí)施方式，在例如目標(biāo)增壓壓力與實(shí)際增壓壓力的偏差大的情況或目標(biāo)燃料噴射量與實(shí)際燃料噴射量的偏差大的情況下，將裕度閾值設(shè)定得高，在偏差小的情況下，將裕度閾值設(shè)定得低，由此，能夠設(shè)定出符合實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的恰當(dāng)?shù)脑６乳撝怠?br>[0029]—些實(shí)施方式中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制部包含識(shí)別選自兩種以上的增壓壓力控制模式中的一種增壓壓力控制模式的增壓壓力控制模式指示判定部，所述渦輪控制指令值計(jì)算部基于增壓器的目標(biāo)增壓壓力與實(shí)際增壓壓力的偏差及預(yù)定的控制增益反饋控制渦輪控制指令值，并且，根據(jù)增壓壓力控制模式指示判定部中識(shí)別的一種增壓壓力控制模式使控制增益不同。
[0030]根據(jù)這種實(shí)施方式，根據(jù)增壓壓力控制模式使控制增益不同，由此，能夠進(jìn)行與選擇的增壓壓力控制模式對(duì)應(yīng)的增壓壓力控制。
[0031 ]例如，作為增壓壓力控制模式，具有響應(yīng)重視模式、效率重視模式、以及標(biāo)準(zhǔn)模式這三種增壓壓力控制模式，其中，響應(yīng)重視模式進(jìn)行重視響應(yīng)性的增壓壓力控制，以便快速地達(dá)到目標(biāo)增壓壓力，效率重視模式進(jìn)行重視燃耗效率的增壓壓力控制，標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行居于上述兩者中間的增壓壓力控制，在這種情況下，按照響應(yīng)重視模式>標(biāo)準(zhǔn)模式>效率重視模式的順序設(shè)定控制增益的大小，由此，能夠進(jìn)行與選擇的增壓壓力控制模式對(duì)應(yīng)的增壓壓力控制。
[0032]—些實(shí)施方式中，所述增壓器由可變式渦輪增壓器構(gòu)成，該可變式渦輪增壓器具有:被來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣能量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路的渦輪、與該渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管路的壓縮機(jī)、控制流入渦輪的排氣的流動(dòng)的可變控制機(jī)構(gòu)，所述控制裝置通過調(diào)整可變控制機(jī)構(gòu)來控制流入渦輪的排氣的流動(dòng)，從而控制增壓器的增壓壓力。
[0033]根據(jù)這種實(shí)施方式，通過調(diào)整作為增壓壓力控制單元的可變控制機(jī)構(gòu)來控制流入渦輪的排氣的流動(dòng)，由此控制增壓器的增壓壓力，在抑制增壓壓力的急劇變動(dòng)的同時(shí)，預(yù)先防止喘振的產(chǎn)生。
[0034]—些實(shí)施方式中，所述增壓器由渦輪增壓器構(gòu)成，該渦輪增壓器具有被來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣能量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路的渦輪、和與該渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管路的壓縮機(jī)，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路上連接有繞過渦輪的旁通管路，在該旁通管路上設(shè)置有排氣旁通閥，所述控制裝置通過調(diào)整排氣旁通閥的閥開度，控制增壓器的增壓壓力。
[0035]根據(jù)這種實(shí)施方式，通過調(diào)整作為增壓壓力控制單元的排氣旁通閥的閥開度來控制增壓器的增壓壓力，在抑制增壓壓力的急劇變動(dòng)的同時(shí)，預(yù)先防止喘振的產(chǎn)生。
[0036]—些實(shí)施方式中，所述增壓器由可變式渦輪增壓器構(gòu)成，該可變式渦輪增壓器具有:被來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣能量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路的渦輪、與該渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管路的壓縮機(jī)、控制流入渦輪的排氣的流動(dòng)的可變控制機(jī)構(gòu)，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路上連接有繞過渦輪的旁通管路，在該旁通管路上設(shè)置有排氣旁通閥，所述控制裝置通過調(diào)整可變控制機(jī)構(gòu)來控制流入渦輪的排氣的流動(dòng)，從而控制增壓器的增壓壓力，并且，通過調(diào)整排氣旁通閥的閥開度來控制所述增壓器的增壓壓力。
[0037]根據(jù)這種實(shí)施方式，通過調(diào)整作為增壓壓力控制單元的可變控制機(jī)構(gòu)及排氣旁通閥各自的VG開度及WG閥開度來控制增壓器的增壓壓力，能夠在抑制增壓壓力的急劇變動(dòng)的同時(shí)，預(yù)先防止喘振的產(chǎn)生。
[0038]另外，在所述實(shí)施方式中，利用所述可變控制機(jī)構(gòu)的增壓壓力控制的控制響應(yīng)性比利用排氣旁通閥的增壓壓力控制高，由此，能夠高效且大范圍地控制增壓壓力。
[0039]—些實(shí)施方式中，所述增壓器由渦輪增壓器和電動(dòng)渦輪增壓器構(gòu)成，所述渦輪增壓器具有被從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的排氣能量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路的渦輪、及與該渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管路的壓縮機(jī)，所述電動(dòng)渦輪增壓器具有配置于渦輪增壓器的壓縮機(jī)的上下游中任一方的電動(dòng)壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)壓縮機(jī)的馬達(dá)、及控制該馬達(dá)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速控制單元，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路上連接有繞過渦輪的旁通管路，在旁通管路上設(shè)置有排氣旁通閥，所述控制裝置通過調(diào)整排氣旁通閥的閥開度來控制渦輪增壓器的增壓壓力，并且，通過利用轉(zhuǎn)速控制單元控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來控制電動(dòng)渦輪增壓器的增壓壓力。
[0040]根據(jù)這種實(shí)施方式，在具備渦輪增壓器和電動(dòng)渦輪增壓器的所謂二級(jí)增壓系統(tǒng)中，調(diào)整作為針對(duì)渦輪增壓器的增壓壓力控制單元的排氣旁通閥的閥開度，并利用作為針對(duì)電動(dòng)渦輪增壓器的增壓壓力控制單元的轉(zhuǎn)速控制單元控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，由此，能夠分別控制渦輪增壓器及電動(dòng)渦輪增壓器的增壓壓力，在抑制增壓壓力的急劇變動(dòng)的同時(shí)，預(yù)先防止喘振的產(chǎn)生。
[0041]一些實(shí)施方式中，所述增壓器由高壓級(jí)渦輪增壓器和低壓級(jí)渦輪增壓器構(gòu)成，所述高壓級(jí)渦輪增壓器具有被從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的排氣能量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路的高壓級(jí)渦輪、及與該高壓級(jí)渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管路的高壓級(jí)壓縮機(jī)，所述低壓級(jí)渦輪增壓器具有配置于排氣管路中的比高壓級(jí)渦輪更下游側(cè)的低壓級(jí)渦輪、及與該低壓級(jí)渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于進(jìn)氣管路中的比高壓級(jí)壓縮機(jī)更上游側(cè)的低壓級(jí)壓縮機(jī)，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路上分別連接有繞過高壓級(jí)渦輪的高壓級(jí)旁通管路及繞過低壓級(jí)渦輪的低壓級(jí)旁通管路，在高壓級(jí)旁通管路上設(shè)置有高壓級(jí)排氣旁通閥，在低壓級(jí)旁通管路上設(shè)置有低壓級(jí)排氣旁通閥，所述控制裝置通過分別調(diào)整高壓級(jí)排氣旁通閥及低壓級(jí)排氣旁通閥的閥開度，分別控制高壓級(jí)渦輪增壓器及低壓級(jí)渦輪增壓器的增壓壓力。
[0042]根據(jù)這種實(shí)施方式，在具備高壓級(jí)渦輪增壓器和低壓級(jí)渦輪增壓器的所謂二級(jí)增壓系統(tǒng)中，通過分別調(diào)整作為針對(duì)高壓級(jí)渦輪增壓器的增壓壓力控制單元的高壓級(jí)排氣旁通閥及作為針對(duì)低壓級(jí)渦輪增壓器的增壓壓力控制單元的低壓級(jí)排氣旁通閥各自的閥開度，控制高壓級(jí)渦輪增壓器及低壓級(jí)渦輪增壓器的增壓壓力，在抑制增壓壓力的急劇變動(dòng)的同時(shí)，預(yù)先防止喘振的產(chǎn)生。
[0043]—些實(shí)施方式中，所述增壓器由高壓級(jí)渦輪增壓器和低壓級(jí)渦輪增壓器構(gòu)成，所述高壓級(jí)渦輪增壓器具有被從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣的排氣能量旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管路的高壓級(jí)渦輪、及與該高壓級(jí)渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管路的高壓級(jí)壓縮機(jī)，所述低壓級(jí)渦輪增壓器具有配置于所述排氣管路中的比高壓級(jí)渦輪更下游側(cè)的低壓級(jí)渦輪、及與該低壓級(jí)渦輪同軸驅(qū)動(dòng)的配置于進(jìn)氣管路中的比高壓級(jí)壓縮機(jī)更上游側(cè)的低壓級(jí)壓縮機(jī)，所述高壓級(jí)渦輪增壓器及低壓級(jí)渦輪增壓器中的至少任一方由具有控制流入高壓級(jí)渦輪及低壓級(jí)渦輪的排氣的流動(dòng)的可變控制機(jī)構(gòu)的可變式渦輪增壓器構(gòu)成，所述控制裝置通過調(diào)整高壓級(jí)渦輪增壓器及低壓級(jí)渦輪增壓器中的至少任一方的可變控制機(jī)構(gòu)來控制排氣的流動(dòng)，從而控制高壓級(jí)渦輪增壓器及低壓級(jí)渦輪增壓器中的至少任一方的增壓壓力。
[0044]根據(jù)這種實(shí)施方式，在具備高壓級(jí)渦輪增壓器和低壓級(jí)渦輪增壓器的所謂二級(jí)增壓系統(tǒng)中