帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于，在帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)中以不妨礙排氣凈化催化劑的預(yù)熱的方式控制增壓。為此，本發(fā)明提供的帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置在有對排氣凈化催化劑進(jìn)行預(yù)熱的要求的情況下，使相對于相同目標(biāo)進(jìn)氣壓的目標(biāo)增壓的確定值比不存在所述要求的情況小。另外，根據(jù)基于對內(nèi)燃機(jī)的要求扭矩確定的目標(biāo)空氣量，確定目標(biāo)進(jìn)氣壓。本控制裝置根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓和實際增壓操作節(jié)氣門，并且根據(jù)目標(biāo)增壓操作廢氣旁通閥。
【專利說明】帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，特別是能夠利用促動器的操作主動地控制渦輪的轉(zhuǎn)速的帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為汽車用內(nèi)燃機(jī)的控制方法之一，公知將扭矩作為控制量來確定促動器的操作量的扭矩需求控制。扭矩需求控制也能應(yīng)用在帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)中。在帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的扭矩需求控制中，根據(jù)要求扭矩確定節(jié)氣門的操作量，并且根據(jù)要求扭矩確定增壓控制用的促動器的操作量。增壓控制用促動器是能夠主動控制渦輪的轉(zhuǎn)速的促動器，作為例子，可以舉出廢氣旁通閥和可變氣門。更詳細(xì)而言，按照根據(jù)要求扭矩確定的目標(biāo)增壓，進(jìn)行上述這些增壓控制用促動器的操作。作為根據(jù)要求扭矩確定目標(biāo)增壓的方法，如日本特開2007-315217號公報公開的那樣，公知根據(jù)要求扭矩確定目標(biāo)空氣量，再根據(jù)目標(biāo)空氣量算出目標(biāo)增壓的方法。另外，如日本特開2006-152821號公報公開的那樣，也公知根據(jù)目標(biāo)空氣量確定目標(biāo)進(jìn)氣壓，根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓算出目標(biāo)增壓的方法。
[0003]在帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的扭矩需求控制中，重視運轉(zhuǎn)性能、詳細(xì)而言重視內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的扭矩對油門操作的響應(yīng)而確定目標(biāo)增壓。但是，內(nèi)燃機(jī)所追求的性能不僅是該種運轉(zhuǎn)性能。廢氣性能即減少廢氣中含有的有害成分，也是內(nèi)燃機(jī)追求的性能之一。在獲得充分的廢氣性能的方面，使排氣凈化催化劑早期發(fā)揮活性是一個必要條件，為此必須快速進(jìn)行排氣凈化催化劑的預(yù)熱。但是，在帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的情況下，在渦輪產(chǎn)生的熱損失有時使排氣溫度下降。為了提高增壓，需要較大的渦輪功，但渦輪功越大，在渦輪產(chǎn)生的熱損失也增大。因此，根據(jù)增壓的控制的方法的不同，渦輪的排氣溫度的下降可能妨礙排氣凈化催化劑的預(yù)熱。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-315217號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-015051號公報
[0008]專利文獻(xiàn)3:日本特開2008-255896號公報
[0009]專利文獻(xiàn)4:日本特開2006-152821號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于，在帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)中，以不妨礙排氣凈化催化劑的預(yù)熱的方式控制增壓。并且，為了達(dá)到該目的，本發(fā)明的帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置以如下方式構(gòu)成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一技術(shù)方案，本控制裝置取得對內(nèi)燃機(jī)的要求扭矩。并且，根據(jù)要求扭矩確定目標(biāo)空氣量，根據(jù)目標(biāo)空氣量確定目標(biāo)進(jìn)氣壓，再根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓確定目標(biāo)增壓。并且，根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓和實際增壓操作節(jié)氣門，并且按照目標(biāo)增壓操作增壓控制用促動器。增壓控制用促動器是能夠主動控制渦輪的轉(zhuǎn)速的促動器，其代表例是廢氣旁通閥和可變氣門。本控制裝置在根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓確定目標(biāo)增壓時，在有對排氣凈化催化劑進(jìn)行預(yù)熱的要求的情況下，使相對于相同目標(biāo)進(jìn)氣壓的目標(biāo)增壓的確定值，比不存在該種要求的情況小。作為更具體的目標(biāo)增壓的確定方法，也可以采用如下方法:預(yù)先持有對相同目標(biāo)進(jìn)氣壓給予比較大的值的目標(biāo)增壓的映射以及對相同目標(biāo)進(jìn)氣壓給予比較小的值的目標(biāo)增壓的映射，依據(jù)對排氣凈化催化劑進(jìn)行預(yù)熱的要求的有無，切換用于確定目標(biāo)增壓的映射。
[0012]采用以上述方式構(gòu)成的控制裝置，在有對排氣凈化催化劑進(jìn)行預(yù)熱的要求的情況下，以使增壓比不存在該種要求的情況低的方式操作增壓控制用促動器。利用該操作減小渦輪功，結(jié)果在渦輪產(chǎn)生的熱損失減少，能夠抑制排氣溫度的下降。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的控制裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0014]圖2是用于對依據(jù)催化劑預(yù)熱要求的有無來切換目標(biāo)增壓的設(shè)定的處理進(jìn)行說明的圖。
[0015]圖3是表示用于切換目標(biāo)增壓的設(shè)定的判斷的次序的流程圖。
[0016]圖4是表示由本發(fā)明的實施方式的控制裝置獲得的控制結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0017]參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0018]本實施方式中成為控制對象的帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)(以下稱為發(fā)動機(jī))，是能夠通過由節(jié)氣門調(diào)整空氣量而控制扭矩的汽車用的四沖程往復(fù)式發(fā)動機(jī)。在設(shè)置于發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器附加設(shè)置有能調(diào)整開度的廢氣旁通閥(以下稱為WGV)?？刂蒲b置通過操作發(fā)動機(jī)所具備的促動器，控制發(fā)動機(jī)的運轉(zhuǎn)。在能由控制裝置操作的促動器中包括點火裝置、節(jié)氣門、燃料噴射裝置、可變氣門正時機(jī)構(gòu)和WGV等。但是，在本實施方式中，控制裝置操作的是節(jié)氣門和WGV?？刂蒲b置操作這兩個促動器而控制由發(fā)動機(jī)輸出的扭矩。
[0019]圖1的框圖中表示的控制裝置10表示本實施方式的控制裝置的結(jié)構(gòu)。圖1中構(gòu)成控制裝置10的各部件12、14、16、18、20、22是特別用圖只表現(xiàn)控制裝置10所具有的各種功能性的部件中的與節(jié)氣門2和WGV4的操作相關(guān)的部件。因而，圖1并不是指控制裝置10只由這些部件構(gòu)成。另外，各部件可以分別由專用的硬件構(gòu)成，也可以共有硬件而利用軟件虛擬地構(gòu)成。以下，以圖1所示的各部件12、14、16、18、20、22的功能為中心說明控制裝置10的結(jié)構(gòu)。
[0020]自綜合控制整個車輛的動力系統(tǒng)管理器(省略圖示)，將要求扭矩和要求效率供給到控制裝置10。要求扭矩是發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的圖示扭矩的要求值。要求扭矩包括根據(jù)油門踏板的操作量、操作速度算出的來自駕駛員的要求扭矩，和來自ECT (Electronic ControlledTransmission,電子控制變速器)、TRC (Traction Control System,牽引力控制系統(tǒng))等車輛的控制設(shè)備的要求扭矩。要求效率是用于進(jìn)行點火正時的控制的參數(shù)。在要求最佳點火正時下的運轉(zhuǎn)的情況下，動力系統(tǒng)管理器將要求效率的值設(shè)定為最大值I。要求效率成為低于I的值是要求點火正時比最佳點火正時滯后的情況。例如為了進(jìn)行排氣凈化催化劑的預(yù)熱而想要使排氣溫度上升的情況、想要使扭矩急劇下降的情況屬于此情況。對自動力系統(tǒng)管理器供給到控制裝置10的要求效率賦予用于識別要求內(nèi)容的ID。
[0021]控制裝置10根據(jù)所取得的要求扭矩確定目標(biāo)空氣量。為了進(jìn)行目標(biāo)空氣量的確定而使用目標(biāo)空氣量確定部12。目標(biāo)空氣量確定部12利用預(yù)先準(zhǔn)備的轉(zhuǎn)換映射來將要求扭矩變換為空氣量。這里所說的空氣量指被吸入到缸內(nèi)的空氣量。在目標(biāo)空氣量確定部12將要求扭矩的實現(xiàn)所需的空氣量確定為發(fā)動機(jī)的目標(biāo)空氣量。
[0022]接著，控制裝置10根據(jù)目標(biāo)空氣量確定目標(biāo)進(jìn)氣壓。為了進(jìn)行目標(biāo)進(jìn)氣壓的確定而使用目標(biāo)進(jìn)氣壓確定部14。目標(biāo)進(jìn)氣壓確定部14使用預(yù)先需要的轉(zhuǎn)換映射來將目標(biāo)空氣量轉(zhuǎn)換為進(jìn)氣壓。或者也可以使用物理模型將目標(biāo)空氣量轉(zhuǎn)換為進(jìn)氣壓。這里所說的進(jìn)氣壓指從節(jié)氣門到進(jìn)氣門的空間內(nèi)的壓力。在目標(biāo)進(jìn)氣壓確定部14將目標(biāo)空氣量的實現(xiàn)所需的進(jìn)氣壓確定為發(fā)動機(jī)的目標(biāo)進(jìn)氣壓。
[0023]目標(biāo)進(jìn)氣壓輸入到目標(biāo)節(jié)氣門開度確定部16。利用增壓傳感器(省略圖示)計量到的實際增壓也輸入到目標(biāo)節(jié)氣門開度確定部16。在以實際增壓為前提的情況下，目標(biāo)節(jié)氣門開度確定部16算出目標(biāo)進(jìn)氣壓的達(dá)成所需的節(jié)氣門開度，來作為目標(biāo)節(jié)氣門開度。在該計算中使用將增壓、節(jié)氣門開度、進(jìn)氣壓之間成立的關(guān)系模型化后得到的節(jié)氣門模型。目標(biāo)節(jié)氣門開度輸入到節(jié)氣門控制部18。節(jié)氣門控制部18按照目標(biāo)節(jié)氣門開度進(jìn)行節(jié)氣門2的操作。
[0024]另外，控制裝置10與根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓確定目標(biāo)節(jié)氣門開度并行地根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓確定目標(biāo)增壓。根據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓確定目標(biāo)增壓而不是根據(jù)目標(biāo)空氣量確定目標(biāo)增壓，這就有不易受到氣門開閉正時變化的影響這一技術(shù)性意義。為了進(jìn)行目標(biāo)增壓的確定而使用目標(biāo)增壓確定部20。要求效率的值及其ID與目標(biāo)進(jìn)氣壓一起輸入到目標(biāo)增壓確定部20。以下，使用圖2和圖3說明在目標(biāo)增壓確定部20進(jìn)行的處理的內(nèi)容。
[0025]圖2的下段表示目標(biāo)增壓確定部20用于進(jìn)行目標(biāo)增壓的確定的映射的圖像。目標(biāo)增壓確定部20所用的映射準(zhǔn)備在圖中用實線表示目標(biāo)進(jìn)氣壓與目標(biāo)增壓的關(guān)系的第I映射，和用虛線表示該關(guān)系的第2映射這兩種。根據(jù)這些映射，在目標(biāo)進(jìn)氣壓為規(guī)定值以下的區(qū)域，將目標(biāo)增壓設(shè)定為恒定，在目標(biāo)進(jìn)氣壓超過上述規(guī)定值時，依據(jù)目標(biāo)進(jìn)氣壓的大小也增大目標(biāo)增壓。但是，在第I映射中，目標(biāo)增壓升高的目標(biāo)進(jìn)氣壓的值為大氣壓，相比之下，在第2映射中，目標(biāo)增壓升高的目標(biāo)進(jìn)氣壓的值為比大氣壓低的值。因此，對于相同目標(biāo)進(jìn)氣壓，在第I映射給予比較小的值的目標(biāo)增壓，在第2映射給予比較大的值的目標(biāo)增壓。目標(biāo)增壓確定部20依據(jù)要求效率的內(nèi)容選擇用于進(jìn)行目標(biāo)增壓的確定的映射。在要求效率要求排氣凈化催化劑的預(yù)熱時，目標(biāo)增壓確定部20選擇第I映射，在要求效率要求排氣凈化催化劑的預(yù)熱以外時，目標(biāo)增壓確定部20選擇第2映射。根據(jù)所選的映射切換目標(biāo)增壓相對于目標(biāo)進(jìn)氣壓的設(shè)定。
[0026]圖2的上段表示根據(jù)各映射實現(xiàn)的WGV4的開度與目標(biāo)進(jìn)氣壓的關(guān)系。用實線畫出的折線表示在選擇了第I映射的情況下的WGV4的開度與目標(biāo)進(jìn)氣壓的關(guān)系。用虛線畫出的折線表示在選擇了第2映射的情況下的WGV4的開度與目標(biāo)進(jìn)氣壓的關(guān)系。比較這兩條折線可清楚得知，當(dāng)在增壓區(qū)域選擇了第I映射的情況下，對于相同目標(biāo)進(jìn)氣壓，使WGV4比選擇了第2映射的情況大地打開。WGV4的開度越大，流入到渦輪的廢氣的流量越少，越能將渦輪功抑制為較小。結(jié)果，在渦輪產(chǎn)生的熱損失減小，能夠抑制由渦輪引發(fā)的排氣溫度的下降。也就是說，在選擇了第I映射的情況下，進(jìn)行重視了排氣溫度的增壓控制，從而能夠抑制排氣溫度的下降而促進(jìn)排氣凈化催化劑的預(yù)熱。另一方面，在選擇了第2映射的情況下，對于相同目標(biāo)進(jìn)氣壓，將增壓設(shè)定為較高，所以能夠提高發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的扭矩對油門操作的響應(yīng)。也就是說，能夠進(jìn)行重視了響應(yīng)的增壓控制。
[0027]由目標(biāo)增壓確定部20進(jìn)行的目標(biāo)增壓的設(shè)定的切換，按照圖3的流程圖所示的判斷次序來進(jìn)行。首先，在步驟SI中，判定要求效率的值是否比I小。當(dāng)要求效率的值為I時，選擇步驟S3的處理。即，通過選擇第2映射，進(jìn)行重視響應(yīng)的目標(biāo)增壓的設(shè)定。在要求效率的值比I小的情況下，進(jìn)行步驟S2的判定。在步驟S2中，根據(jù)要求效率的ID判定要求的內(nèi)容是否是排氣凈化催化劑的預(yù)熱。當(dāng)要求的內(nèi)容不是排氣凈化催化劑的預(yù)熱時，選擇步驟S3的處理而進(jìn)行重視響應(yīng)的目標(biāo)增壓的設(shè)定。相對于此，在要求的內(nèi)容是排氣凈化催化劑的預(yù)熱時，選擇步驟S4的處理。S卩，通過選擇第I映射，進(jìn)行重視排氣溫度的目標(biāo)增壓的設(shè)定。根據(jù)該流程圖可知，目標(biāo)增壓的通常的設(shè)定是重視響應(yīng)，只在要求排氣凈化催化劑的預(yù)熱的情況下，向重視排氣溫度的設(shè)定進(jìn)行切換。
[0028]在目標(biāo)增壓確定部20確定的目標(biāo)增壓輸入到增壓控制部22。在增壓控制部22，算出目標(biāo)增壓的實現(xiàn)所需的WGV4的開度，來作為目標(biāo)WGV開度。在目標(biāo)WGV開度的計算中，將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等各種發(fā)動機(jī)狀態(tài)量用作參數(shù)。增壓控制部22按照所算出的目標(biāo)WGV開度進(jìn)行WGV4的操作。
[0029]采用以上述方式構(gòu)成的控制裝置10，能夠獲得例如圖4所示的那樣的控制結(jié)果。在圖4中表示由控制裝置10產(chǎn)生的要求效率、目標(biāo)進(jìn)氣壓和目標(biāo)增壓的各時間變化。在圖4所示的例子中，兩次使要求效率的值比I小。最初的比I小的要求效率是用于進(jìn)行排氣凈化催化劑的預(yù)熱的要求效率，第二次的比I小的要求效率為用于進(jìn)行ECT的變速的要求效率。根據(jù)要求效率附帶的ID，區(qū)別要求效率是要求進(jìn)行排氣凈化催化劑的預(yù)熱，還是要求進(jìn)行ECT變速。
[0030]在要求是進(jìn)行排氣凈化催化劑的預(yù)熱的情況下，進(jìn)行重視排氣溫度的目標(biāo)增壓的設(shè)定。也就是說，在要求效率比I小的期間內(nèi)，目標(biāo)增壓比通常時的值(重視響應(yīng)時的值)小。由此，WGV4打開，將繞過了渦輪的高溫的廢氣直接供給到排氣凈化催化劑。相比之下，在要求是進(jìn)行ECT的變速的情況下，像通常那樣進(jìn)行重視響應(yīng)的目標(biāo)增壓的設(shè)定。因此，與排氣凈化催化劑的預(yù)熱的情況不同，不與要求效率的減少相對應(yīng)地降低目標(biāo)增壓。這是為了在與ECT變速的完成相對應(yīng)地進(jìn)行扭矩提升時，不發(fā)生增壓延遲。
[0031]另外，雖省略用附圖進(jìn)行的說明，但控制裝置10與上述的節(jié)氣門控制和增壓控制一并進(jìn)行點火正時控制。在點火正時控制中，在要求效率的值為I的情況下，將點火正時設(shè)定為最佳點火正時，要求效率的值越比I小，相對于最佳點火正時的滯后量越大。
[0032]以上是關(guān)于本發(fā)明的實施方式的說明。但本發(fā)明并不限定于上述實施方式，可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形而實施本發(fā)明。例如在圖3的流程圖的步驟SI中，將閾值設(shè)定為I而判定要求效率的值是否比I小，但也可以將閾值設(shè)定為比I小的值。另外，在付與要求效率的值的ID是催化劑預(yù)熱的要求的情況下，能夠判斷為:要求效率的值越小，越強(qiáng)烈要求催化劑預(yù)熱。因此，也可以使目標(biāo)增壓相對于目標(biāo)進(jìn)氣壓的設(shè)定為多階段，以要求效率的值越小，目標(biāo)增壓相對于相同目標(biāo)進(jìn)氣壓的值越小的方式切換設(shè)定。
[0033]另外，在上述實施方式中，根據(jù)響應(yīng)重視或排氣溫度重視，切換用于設(shè)定目標(biāo)增壓的映射，但用于設(shè)定目標(biāo)增壓的映射也可以只是重視響應(yīng)的映射。在存在排氣凈化催化劑的預(yù)熱的要求的情況下，將根據(jù)該映射獲得的目標(biāo)增壓的值修正為更小的值較好。更優(yōu)選的是，依據(jù)要求效率的值，修正根據(jù)該映射獲得的目標(biāo)增壓的值較好。
[0034]作為增壓控制用促動器，除了 WGV以外，還可以使用渦輪的可變氣門。
[0035]附圖標(biāo)記說明
[0036]2、節(jié)氣門；4、廢氣旁通閥；10、控制裝置；12、目標(biāo)空氣量確定部；14、目標(biāo)進(jìn)氣壓確定部；16、目標(biāo)節(jié)氣門開度確定部；18、節(jié)氣門控制部；20、目標(biāo)增壓確定部；22、增壓控制部。
【權(quán)利要求】
1.一種帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其能夠利用促動器的操作主動控制渦輪的轉(zhuǎn)速，其特征在于， 該帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置包括目標(biāo)空氣量確定機(jī)構(gòu)、目標(biāo)進(jìn)氣壓確定機(jī)構(gòu)、目標(biāo)增壓確定機(jī)構(gòu)、節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)和增壓控制機(jī)構(gòu)， 所述目標(biāo)空氣量確定機(jī)構(gòu)取得對所述內(nèi)燃機(jī)的要求扭矩，根據(jù)所述要求扭矩確定目標(biāo)空氣量， 所述目標(biāo)進(jìn)氣壓確定機(jī)構(gòu)根據(jù)所述目標(biāo)空氣量確定目標(biāo)進(jìn)氣壓， 所述目標(biāo)增壓確定機(jī)構(gòu)根據(jù)所述目標(biāo)進(jìn)氣壓確定目標(biāo)增壓， 所述節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所述目標(biāo)進(jìn)氣壓和實際增壓，操作節(jié)氣門， 所述增壓控制機(jī)構(gòu)按照所述目標(biāo)增壓操作所述促動器， 所述目標(biāo)增壓確定機(jī)構(gòu)在有對配置在所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通路內(nèi)的排氣凈化催化劑進(jìn)行預(yù)熱的要求的情況下，與沒有所述要求的情況相比，使相對于相同目標(biāo)進(jìn)氣壓的目標(biāo)增壓確定值變小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述目標(biāo)增壓確定機(jī)構(gòu)具有對相同目標(biāo)進(jìn)氣壓給予比較大的值的目標(biāo)增壓的映射以及對相同目標(biāo)進(jìn)氣壓給予比較小的值的目標(biāo)增壓的映射，依據(jù)所述要求的有無，切換用于確定所述目標(biāo)增壓的映射。
【文檔編號】F02B37/18GK103732878SQ201180072936
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月23日
【發(fā)明者】高橋清德, 副島慎一, 田中聰, 吉崎聰 申請人:豐田自動車株式會社