CN100529365C - 发动机的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机的控制装置及控制方法，其根据表示发动机的运转状态的参数(发动机旋转速度等)的值预先决定推测为已堆积在可变容量机构的可动部附近的烟灰的量、和推测为已从那里烧落的烟灰的量，并存储在存储机构中。并且，检测实际的参数的值，根据存储机构决定与该检测值对应的推测堆积量(Sa)和推测烧落量(Sb)。通过求出这些推测堆积量与推测烧落量的差决定烟灰的推测残留量(Kn)，根据该推测残留量(Kn)强制地开闭驱动可动叶片。

Description

发动机的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及发动机的控制装置及控制方法，特别涉及在搭载有可变容量型涡轮增压器的发动机中用来防止可变容量机构的可动部的粘连(固接)的技术。

背景技术

以往，已知有搭载了具有可变容量机构的可变容量型涡轮增压器的发动机。可变容量机构具有可动叶片，通过开闭该可动叶片来增减排气涡轮内的流路的有效面积。将可动叶片控制到打开侧以使得在排气气体的流量变多时的高旋转高负荷区域中流路的有效面积变大，由此抑制发动机的过度的背压上升。此外，将可动叶片控制到关闭侧以使得在排气气体的流量变少时的低旋转低负荷区域中流路的有效面积变小，由此即使在低旋转低负荷区域中也能够得到充分的增压。

另一方面，在发动机的长期使用时，有烟灰(soot)等堆积在可变容量机构的可动部附近、可动部粘连而不能移动的情况。为此，已知有将可动叶片在规定的时刻强制地开闭驱动、将烟灰等的堆积及可动部的粘连防患于未然的技术。在专利文献1中，公开了在空转的那样的车辆的行驶中不直接地带来影响的运转区域中强制地开闭驱动可动叶片的技术。另外，在专利文献2中公开了判断可变容量机构的异常的方法。

专利文献1：日本特开2000-265846号公报

专利文献2：日本特开平11-62604号公报

如上所述，烟灰等的堆积容易在发动机以低速低负荷旋转时发生。就车辆用的发动机的情况而言，主要在市区街道等持续低速行驶的车辆中容易发生，在堵车、空转驻车、空调运转等、可动叶片的开度维持为较小那样的情况下容易发生。

在专利文献1的技术中，着眼于强制驱动前的可动叶片的使用频率，以烟灰积存在可动叶片的使用频率较低的区域中为前提，进行强制驱动控制。即，在通常的发动机运转时，在打开侧频繁地使用可动叶片的情况下，假设烟灰堆积在关闭侧，且仅在关闭侧强制地开闭驱动可动叶片。反之，在关闭侧频繁地使用可动叶片的情况下，假设烟灰堆积在打开侧，仅在打开侧强制地开闭驱动可动叶片。这样将强制驱动时的可动叶片的开闭行程设定在中立～全开或全闭～中立的范围内(参照专利文献1的图7的实施例)。

但是，本来所谓的在打开侧频繁地使用可动叶片的时候，是发动机主要在高旋转高负荷区域中运转的时候。此时由于高温且高流量的排气气体被供给到可变容量机构的可动部附近，所以认为烟灰不会堆积、或者堆积的烟灰会烧落。在专利文献1的技术中没有考虑这样的烧落，而与烧落无关地进行控制，有可能进行过量的控制。对于较多采用高速运转的车辆，如果此后变为空转，则浪费地进行强制驱动。

此外，在专利文献1的技术中，可动叶片的开闭行程只能从中立～全开或全闭～中立中选择一种，不能根据强制驱动前的运转状态改变开闭驱动的次数。因此，当要对进行了各种各样使用方式的车辆进行相同的强制驱动控制的设定的情况下，具有一下缺点，只能使开闭驱动次数匹配于较多采用烟灰最容易积存的低速运转方式的车辆、而对较多采用高速运转的车辆进行过量的次数的开闭驱动。

发明内容

所以，本发明是重新着眼于如上述那样的烟灰的堆积和烧落的实际情况而做出的，其目的是提供一种发动机的控制装置及控制方法，其能够结合实际的发动机的运转状况而对可动叶片执行适当地强制驱动控制。

根据本发明的第1技术方案，提供一种发动机的控制装置，具备涡轮增压器，该涡轮增压器具有包括可动叶片的可变容量机构，该控制装置的特征在于，具备：第1存储机构，存储根据表示发动机运转状态的参数的值预先设定的、推测为已堆积在上述可变容量机构的可动部附近的烟灰的量；第2存储机构，存储根据上述参数的值预先设定的、推测为已从上述可动部附近烧落的烟灰的量；检测机构，检测实际的上述参数的值；第1决定机构，根据上述第1存储机构和上述第2存储机构决定与上述检测到的参数的值对应的烟灰的推测堆积量和推测烧落量；第2决定机构，通过求出上述被决定的推测堆积量和推测烧落量的差来决定烟灰的推测残留量；以及驱动机构，根据上述决定的推测残留量强制地开闭驱动上述可动叶片。

优选的是，上述参数由发动机旋转速度、发动机负荷、以及发动机温度中的至少一个构成。

在上述参数由发动机旋转速度构成的情况下，优选的是，上述发动机旋转速度越高则上述推测堆积量的值越小，上述发动机旋转速度越高则上述推测烧落量的值越大。

在上述参数由发动机负荷构成的情况下，优选的是，上述发动机负荷越高则上述推测堆积量的值越小，上述发动机负荷越高则上述推测烧落量的值越大。

在上述参数由发动机温度构成的情况下，优选的是，上述发动机温度越高则上述推测堆积量的值越小，上述发动机温度越高则上述推测烧落量的值越大。

优选的是，还具备将上述推测残留量与规定的阈值比较的比较机构，在上述推测残留量超过上述阈值时，上述驱动机构对上述可动叶片仅强制驱动与上述推测残留量对应的时间。

优选的是，上述驱动机构将使上述可动叶片在开方向和闭方向上至少各动作1次的模式作为1次的驱动，来执行上述可动叶片的强制驱动。

优选的是，上述推测堆积量、上述推测烧落量和上述推测残留量具有上述强制驱动的次数的单位。

优选的是，上述驱动机构具备决定上述可动叶片的目标开度的第3决定机构，该决定的目标开度是沿着对相对于时间轴的矩形波进行了钝化处理后的波形的值。

优选的是，上述驱动机构在发动机运转状态处于空转区域中时执行强制驱动。

根据本发明的第2技术方案，提供一种发动机的控制方法，是具备了涡轮增压器的发动机的控制方法，该涡轮增压器具有包括可动叶片的可变容量机构，该控制方法的特征在于，包括：根据表示发动机运转状态的参数的值预先设定推测为已堆积在上述可变容量机构的可动部附近的烟灰的量的步骤；根据上述参数的值预先设定推测为已从上述可动部附近烧落的烟灰的量的步骤；以及将这些烟灰的推测堆积量和推测烧落量分别与上述参数的值建立关联并存储在存储机构中的步骤。

优选的是，还包括：检测实际的上述参数的值的步骤；根据上述存储机构决定与上述被检测到的参数的值对应的烟灰的推测堆积量和推测烧落量的步骤；根据上述被决定了的推测堆积量和推测烧落量，决定烟灰的推测残留量的步骤；以及强制地对上述可动叶片仅开闭驱动与上述决定了的推测残留量对应的时间。

发明效果

根据本发明，能够发挥如下的优良效果，能够结合实际的发动机运转状况而对可动叶片执行适当地强制驱动控制。

附图说明

图1是表示有关本发明的实施方式的发动机的控制装置的系统图。

图2是表示可变容量机构的概况图。

图3是表示强制驱动控制时的可动叶片的开度变化的曲线图。

图4是表示强制驱动次数计算程序的流程图。

图5是表示强制驱动执行判断程序的流程图。

图6是表示强制驱动执行程序的流程图。

图7是推测堆积量计算映射图。

图8是推测烧落量计算映射图。

图9是更具体地描绘图7的推测堆积量计算映射图的图。

图10是更具体地描绘图8的推测烧落量计算映射图的图。

标号说明

1发动机

2涡轮增压器

3电子控制单元(ECU)

11曲柄角传感器

32可变容量机构

33可动叶片

34开闭机构

35驱动器

39加速器开度传感器

50水温传感器

Sa推测堆积量

Sb推测烧落量

Kn推测残留量

Ks强制驱动执行判断阈值

Y[n]可动叶片的目标开度

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的优选的实施方式。

图1中表示有关实施方式的发动机的控制装置。在本实施方式中，发动机1是具备可变容量型涡轮增压器2的车辆用柴油发动机，受电子控制单元(以下称作ECU)3控制。此外，发动机1是多汽缸发动机(仅图示了1个汽缸)，具备共轨式燃料喷射装置4。

发动机1具备多个缸5，在各缸5内分别配置有活塞6。各活塞6经由连杆7连结在曲轴上。在曲轴上安装有信号转子9，在信号转子9的外周面上以等间隔设有突起10。对置于该突起10而固定设置有曲柄角传感器11，曲柄角传感器11每当突起10通过时将脉冲信号输出给ECU3。ECU3根据该脉冲信号检测曲轴的相位即曲柄角θcr，并且运算发动机旋转速度NE。

在活塞6的顶部划分形成有凹状的活塞燃烧室12。通过该活塞燃烧室12、活塞6的顶面、缸5、缸头13而划分形成该汽缸的燃烧室14。在燃烧室14中开口有吸气通路15及排气通路16，这些吸气通路15及排气通路16分别通过吸气阀17及排气阀18开闭。

共轨式燃料喷射装置4具备：从燃料箱19吸入燃料并以高压状态吐出的高压供给泵20；用来对向高压供给泵20的燃料吸入量进行控制的调节阀21，该高压供给泵20是用于控制从高压供给泵20的燃料吐出量的；以高压状态储存从高压供给泵20吐出的燃料的共轨22；以及安装在缸头13上且总是从共轨22供给燃料的喷射器23。高压供给泵20受发动机1驱动。

在喷射器23中设有电磁驱动器24，通过由ECU3使该电磁驱动器24开启/关闭，来控制喷射器23的燃料喷射/停止。设在喷射器23的下端上的多个喷孔配置在燃烧室14内的缸轴心附近，在燃料喷射时从各喷孔向活塞燃烧室12内以放射状喷射燃料。

设在共轨22上的共轨压力传感器25的输出信号被发送给ECU3，来检测共轨内的燃料压力即共轨压力。此外，由ECU3控制调节阀21的开度，由此控制从高压供给泵20向共轨22的燃料供给量，控制共轨压力。ECU3计算与当前的发动机运转状态对应的目标共轨压力，控制调节阀21的开度，以使由共轨压力传感器25检测到的实际的共轨压力接近于目标共轨压力。由此执行共轨压力的反馈控制。

涡轮增压器2具有设在排气通路16中的排气涡轮26、设在吸气通路15中的压缩机27、和将这些排气涡轮26与压缩机27连结的涡轮轴28，通过供给到排气涡轮26中的排气气体，驱动排气涡轮26，由此驱动压缩机27，通过压缩机27将吸气压力提高到适合于发动机运转状态的增压。

在排气通路16中设有将排气涡轮26旁通的旁通通路29，在旁通通路29中设有排气卸压阀30。排气卸压阀30在增压超过规定值的情况下开阀，防止排气涡轮26的过旋转。在排气卸压阀30上连结着驱动器31，通过由ECU3控制驱动器31，来控制排气卸压阀30的开闭。

在涡轮增压器2的排气涡轮26中设有用来改变其容量或流路的有效面积的可变容量机构32。也如图2所示，可变容量机构32具有多个可动叶片33、为了将这些可动叶片33同时开闭而连接在可动叶片33上的开闭机构34、和为了对开闭机构34赋予开闭驱动力而连接在开闭机构34上的驱动器35。

在本实施方式中，可动叶片33位于排气涡轮26的涡轮转轮36的正上游侧，划分作为赋予给涡轮转轮36的排气气体的出口的喷嘴37。并且，通过其叶片角度的变更来改变喷嘴37的朝向和大小(面积)。ECU3通常决定对应于发动机运转状态的可动叶片的目标开度，根据该目标开度的值来控制驱动器35，进行控制以使实际的可动叶片的开度与目标开度一致。在发动机运转状态为低旋转低负荷时，将可动叶片33控制到关闭侧以使喷嘴面积变小，相反，在发动机运转状态为高旋转高负荷时，将可动叶片33控制到打开侧以使喷嘴面积变大。

在ECU3上连接着用来检测加速器踏板38的踏入量即加速器开度θth的加速器开度传感器39。ECU3根据加速器开度θth决定当前的发动机负荷。在ECU3上连接有用来检测作为发动机温度的发动机水温Tw的水温传感器50、和用来切换向控制装置整体的通电/非通电的键开关51。

ECU3根据发动机运转状态控制燃料的喷射量和喷射时刻。即，ECU3主要根据发动机旋转速度NE和加速器开度θth运算决定燃料的目标喷射量Qtar和目标喷射时刻Ttar，开启/关闭控制喷射器23的电子驱动器24，以使实际的喷射量和喷射时刻与该目标喷射量Qtar和目标喷射时刻Ttar一致。

如图2所示，可变容量机构32的开闭机构34具备固定在涡轮壳体上而形成排气气体的流路的一部分的环状板40、位于流路外而形成为比环状板40径大的环状的驱动环41、和卡合在驱动环41上而将驱动环41向如箭头所示的旋转方向驱动的驱动臂42。在环状板40上可旋转地插通支撑有多个叶片驱动轴43，在叶片驱动轴43的前端上固定安装着可动叶片33。由此，如果使叶片驱动轴43旋转，则随之可动叶片33旋转、开闭。此时，可动叶片33在纸面厚度方向近侧与深侧在流路内壁上滑动、或者在与流路内壁之间形成小间隙。

叶片驱动轴43与驱动环41通过Y字状的多个臂部件44连结。臂部件44的基端部44a分别固定在叶片驱动轴43上。另一方面，在驱动环41上固定设置有多个销45，臂部件44的两股部44b夹着销45而与销45卡合。如果驱动环41如箭头所示那样绕涡轮中心旋转，则所有的销45同时旋转，且绕叶片驱动轴43的中心旋转驱动所有的臂部件44。由此，绕叶片驱动轴43的中心旋转驱动叶片驱动轴43和可动叶片33，将可动叶片33的开度以及角度一起变更。

驱动环41的旋转是通过由驱动器35驱动驱动臂42来进行的。驱动臂42的前端形成为Y字状，且夹着固定设置在驱动环41上的销46而卡合于其上。驱动臂42的基端连结在驱动器35上。为了将驱动环41的旋转角即可动叶片33的开度限制在规定范围内，在驱动环41的多个切口47的内侧分别配置有固定在涡轮壳体等的固定侧的多个止动销48。

当车辆在城市街道等中持续低速行驶的情况下等、可动叶片33维持为较小的开度的情况下，有时发生排气气体中的烟灰等堆积在可变容量机构32的可动部附近、可动叶片33粘连的异常的情况。作为发生这样的粘连的烟灰的堆积部位，有代表性的是可动叶片33与排气气体流路内壁之间的滑动部或小间隙、以及叶片驱动轴43和插通支撑它的环状板40的插通孔之间。如果发生了这样的粘连异常，则有可能不能将可动叶片33控制为期望的开度。

所以，为了预先防止这种情况，优选通过适当的定时使可动叶片33从通常的控制脱离而强制地开闭。这样，能够将烟灰向可动部附近的堆积本身防患于未然，并且即使在烟灰堆积的情况下也能够在达到固接之前将烟灰振落除去。

以下，对有关本实施方式的可动叶片的强制开闭驱动的控制进行说明。

首先，由图3说明可动叶片33的开闭驱动的概况。图中，横轴是时间，纵轴是可动叶片33的开度。由图可知，可动叶片以开方向、闭方向、开方向……的方式动作。可动叶片虽然也可以如X所示的矩形波那样瞬间地全开、全闭，但这样发动机运转状态会急剧变化，是不优选的，所以在本实施方式中如Y[n]所示的被钝化的矩形波那样平缓的沿开方向、闭方向动作。对于这一点在后面详细地说明。开闭驱动在全闭附近的开度与全开附近的开度之间进行，但开度范围的设定可以根据需要而任意地进行。

从其他观点来说，图3是表示ECU3决定的可动叶片33的目标开度的变化的图。控制可动叶片以使实际的开度与该目标开度一致。横轴是时间，纵轴是从ECU3输出的目标开度信号的值Y[n]，即，在本实施方式的控制中，以一定的时间周期将具有规定值的目标开度信号从ECU3向驱动器35输出。对应于目标开度的0～100的值，可动叶片成为全开～全闭。并且，与目标开度的值对应的大小的电压或电流从ECU输出给驱动器35，控制驱动器35以及可动叶片33的位置。

横轴的Y[1]、Y[2]……表示在各控制次n＝1、2……中输出目标开度Y[1]、Y[2]……的定时，其目标开度的值为Y[1]＝30、Y[2]＝51……。通过Y[1]～Y[22]的输出，结束1次的强制驱动，在该1次的强制驱动的期间，可动叶片分别各1次向开方向及闭方向动作。该图表示进行约2次左右的强制驱动的例子，重复Y[1]～Y[22]的输出约2次左右。

接着，说明可变容量机构的可动部附近的烟灰的推测残留量的计算方法。该计算是通过ECU3在每次规定的取样时间(例如1分钟)执行图4所示的推测残留量计算程序来进行的。

本程序是与通过驱动器使发动机的键开关51开启的同时开始的。ECU3在最初的步骤101中装载前次的推测残留量Kn-1。如后面可知，所谓的前次的推测残留量Kn-1，是存储在ECU3内的可写入的存储器(EEPROM等)中的值，在点火开关键开启后的最初的执行时是在以前的键开关关闭时存储的值。在发动机通常运转的过程中，是在1次前(即1分钟前)的控制时存储的值。

接着，ECU3在步骤102中通过图7及图9所示的推测堆积量计算用映射图M1决定烟灰的推测堆积量Sa。该映射图M1存储在ECU3内的不可写入的存储器(ROM等)中。如图7所示，在映射图M1中，存储有与表示发动机运转状态的参数值对应而预先设定的烟灰的推测堆积量Sa。该参数在本实施方式的情况下是发动机旋转速度NE、发动机负荷L及发动机水温Tw，并决定与这3者的值对应的1个推测堆积量Sa。推测堆积量Sa是在某个发动机运转状态中，推测在上述取样时间(1分钟)的期间中通常堆积在可动部附近的烟灰的量，该值是根据实际设备试验等决定的。

图9更具体地表示该映射图M1。由此可以理解，发动机旋转速度NE越高则推测堆积量Sa的值越小，发动机负荷L越高则推测堆积量Sa的值越小。此外，在本实施方式中，以强制驱动的次数为单位设定推测堆积量Sa的值(即，不是cc等的一般的量的单位)。例如图示那样的推测堆积量Sa＝20，是指如果执行20次强制驱动则会从可动部附近掉落的烟灰的量。

在本实施方式中，映射图M1对于各个规定的水温范围而设有多个。在本实施方式中，以水温Tw为第1阈值Tw1以下的情况(Tw≤Tw1)、水温Tw比第1阈值Tw1大而为第2阈值Tw2以下的情况(Tw1＜Tw≤Tw2)、水温Tw比第2阈值Tw2大而为第3阈值Tw3以下的情况(Tw2＜Tw≤Tw3)，预先制作3个映射图M1而存储到ECU中。在本实施方式中，Tw1＝0℃、Tw2＝50℃、Tw3＝100℃。由图可知，水温Tw越高则推测堆积量Sa的值越小。

回到图4，在下一步骤103中，ECU3通过图8及图10所示的推测烧落量计算用映射图M2决定烟灰的推测烧落量Sb。该映射图M2也与上述的映射图M1同样，存储在ECU3内的不能写入的存储器(ROM等)中，并存储有与参数(发动机旋转速度NE、发动机负荷L及发动机水温Tw)的值对应而预先设定的烟灰的推测烧落量Sb。推测烧落量Sb是在发动机的某一运转状态下，在上述取样时间(1分钟)的期间中推测为通常从可动部附近烧落的烟灰的量，其值是根据实际设备试验等决定的。此外，以强制驱动的次数为单位设定推测烧落量Sb的值，映射图M2对每个上述同样的水温范围设定3个。

如图8及图10所示，映射图M2的输入值与映射图M1不同，且成为与映射图M1相反的关系。由图可知，在映射图M2中输入了0或负的值。这在后面可以理解，是为了进行从推测堆积量Sa的减法运算，实际上是指映射图M2的输入值的绝对值。发动机旋转速度NE越高则该映射图M2的输入值的绝对值的值越大，发动机负荷L越高则则该映射图M2的输入值的绝对值的值越大，发动机水温Tw越高则则该映射图M2的输入值的绝对值的值越大。

这样，本发明是基于发动机旋转速度越高、并且发动机负荷越高、并且发动机水温越高、则烟灰的堆积量越少、烟灰的烧落量越多的考虑方式。发动机旋转速度及发动机负荷越高，则由于对可变容量机构的可动部喷吹了高温高流量的排气气体，所以认为烟灰的堆积越少，烟灰更多地被烧落，此外，在这样的发动机运转状态时认为可动叶片比低旋转低负荷侧时更频繁地动作，所以认为烟灰不会堆积，并且堆积的烟灰也会被振落。进而，由于发动机水温越高则排气气体越变成高温，所以认为烟灰难以附着在可动部附近，堆积较少。

反之，发动机旋转速度越低、并且发动机负荷越低、发动机水温越低，则认为烟灰的堆积量越多、烟灰的烧落量越少。所以，求出这些堆积量与烧落量的差来决定残留量，如果仅执行对应于该残留量的时间即次数的强制驱动，则能够实现适度且十分需要的强制驱动。

回到图4，ECU3在步骤104中，根据运算式

Kn＝Kn-1+Sa+Sb

计算此次的烟灰的推测残留量Kn。由于根据映射图M2求出的推测烧落量Sb具有负的符号，所以虽然是将推测烧落量Sb加上推测堆积量Sa，但实质上等于从推测堆积量Sa减去推测烧落量Sb。对该差加上前次的烟灰的推测残留量Kn-1，累积地计算出合计的推测残留量Kn。这样决定的此次的推测残留量Kn被更新保存到ECU3内的可写入的存储器中。

然后，ECU3在步骤105中使前次的推测残留量Kn-1等于此次的推测残留量Kn，并更新保存到ECU3内的可写入的存储器中。接着，在步骤106中，判断键开关51是否被驱动器关闭。在继续通常的运转时没有关闭，所以此时回到步骤101，经过上述取样时间后，再次执行步骤101～104。在各上述取样时间中执行重复这样的步骤101～104的循环，且在每个取样时间更新推测残留量Kn。

另一方面，在步骤106中，在随着发动机停止而使键开关51关闭的情况下，结束该程序。

接着，说明强制驱动执行的判断方法。该判断是用来判断是否是要进行强制驱动的定时的，是通过ECU3在每个规定的取样时间(例如1分钟)执行图5所示的强制驱动执行判断程序来进行的。

本程序也与上述同样，是与通过驱动器将发动机的键开关51开启的同时开始的。ECU3在最初的步骤201判断当前的发动机控制模式是否是空转模式。所谓的发动机控制模式是空转模式时，是发动机运转状态处于空转区域的时候，具体而言，是(1)检测到的实际的发动机旋转速度NE是接近于规定的控制旋转速度(例如500rpm)的值、并且(2)检测到的加速器开度θth是零(即加速器踏板38的踏入量为0)的时候。

在发动机控制模式是空转模式时，控制程序前进到步骤202，比较在图4的步骤104中的决定的推测残留量Kn与规定的阈值(强制驱动执行判断阈值)Ks比较。在本实施方式中Ks＝3。在推测残留量Kn比阈值Ks大的情况下，控制程序前进到步骤203，这里执行可动叶片的强制驱动。该执行是通过执行图6所示的强制驱动执行程序来进行的。

接着，控制程序前进到步骤204，这里将前次的推测残留量Kn-1设为0而保存在ECU3内的存储器中。这是因为，考虑到通过强制驱动执行已将烟灰除去，需要在图4的步骤104执行的计算中将前次的推测残留量Kn-1设为0。

然后，控制程序前进到步骤205，判断是否将键开关51关闭。由于在继续通常的运转时不会关闭，所以回到步骤201。接着，取样时间经过后的下次的控制从步骤201开始。另一方面，在此次的控制中，在发动机控制模式不是空转模式时(步骤201中为否)，或者在推测残留量Kn为阈值Ks以下时(步骤202中为否)，也回到步骤201，下次的控制从步骤201开始。这样，在每次取样时间重复进行强制驱动执行判断，从其中根据需要执行可动叶片的强制驱动。

在步骤204中，在键开关51为关闭的情况下，结束强制驱动执行判断程序。

接着，说明可动叶片的强制驱动的执行方法。该执行是通过ECU3在规定的时间周期执行图6所示的强制驱动执行程序来进行的。

本程序由步骤301～310构成，大体分为将变量初始化的步骤(步骤301、302)、使可动叶片向开方向动作的步骤(步骤303～305)、使可动叶片向闭方向动作的步骤(步骤303、304、306～308)、和计数强制驱动次数的步骤(步骤309、310)。

首先，在步骤301中，将驱动次数计数器N初始化为N＝0。接着，在步骤302中，将控制次数n、开动作计数器Top、和闭动作计数器Tcl分别初始化为0，将可动叶片的基本目标开度X的初始值设定为100，将可动叶片的钝化后目标开度Y[n]的初始值Y[0]设定为0。

所谓的开动作计数器Top，是在各控制中在可动叶片向开方向动作的期间1个个增加的计数器(参照步骤305)。此外，所谓的闭动作计数器Tcl，是在每次控制中，在可动叶片向闭方向动作的期间1个个增加的计数器(参照步骤308)。可动叶片的基本目标开度X如图3所示，是沿着矩形波的值，在可动叶片向开方向动作时取对应于全开的100的值，而在可动叶片向闭方向动作时取对应于全闭的0的值(参照步骤306)。可动叶片的钝化后目标开度Y[n]如图3所示，是沿着对基本目标开度X的矩形波进行钝化处理而得到的波形的值，是向驱动可动叶片的驱动器35的输出信号的值。

接着，在步骤303中，将控制次数n的值增加1(n＝0+1＝1)，通过下式决定可动叶片的钝化后目标开度Y[n]。

Y[n]＝Ka*Y[n-1]+(1-Ka)*X

并且，将对应于所决定的钝化后目标开度Y[n]的驱动信号输出给驱动器35。另外，该式是数字低通过滤器的式子。

Ka是规定的钝化系数，可以取0～1的值。在Ka＝0时，Y[n]与X一致。Ka越接近1则钝化程度越大，即，在输入了X的情况下，Ka越接近于1则输出越延迟输出。在本实施方式中为Ka＝0.7。

接着，在步骤304中，将开动作计数器Top的值与规定的阈值(开动作阈值)Ktop比较。该开动作阈值Ktop是用来规定使可动叶片持续向开方向动作的时间或次数的值，在本实施方式中为Ktop＝10(次)。在本步骤中，在开动作计数器Top为阈值Ktop以下的情况下前进到步骤305，在开动作计数器Top比阈值Ktop小的情况下前进到步骤306。

在步骤305中，将开动作计数器Top的值增加1。接着控制程序回到步骤303。

在步骤306中，将基本目标开度X的值变更为0。接着，在以下的步骤307中，将闭动作计数器Tcl与规定的阈值(闭动作阈值)Ktcl比较。该闭动作阈值Ktcl与开动作阈值Ktop同样，是用来规定使可动叶片持续向闭方向动作的时间的值，在本实施方式中为Ktcl＝10(次)。在本步骤中，在闭动作计数器Tcl为阈值Ktcl以下的情况下前进到步骤308，在闭动作计数器Tcl比阈值Ktcl大的情况下前进到步骤309。

在步骤308中，将闭动作计数器Tcl的值仅增加1。接着，控制程序返回到步骤303。

在步骤309中，比较驱动次数计数器N的值与在图4所示的步骤104中决定并保存的推测残留量Kn。并且，在驱动次数计数器N的值为推测残留量Kn以下的情况下前进到步骤310，在驱动次数计数器N的值比推测残留量Kn大的情况下结束本程序。

在步骤310中，将驱动次数计数器N的值增加1。接着，控制程序返回到步骤302。

以下，对基于图4～图6所示的各控制程序的可动叶片的强制开闭驱动控制进行说明。

在发动机运转中，通过图4所示的推测残留量计算程序，在每次规定的取样时间(在本实施方式中是1分钟)计算推测残留量Kn(步骤104)。接着，通过图5所示的强制驱动执行判断程序，在每次规定的取样时间(在本实施方式中为1分钟)将该推测残留量Kn与规定的阈值Ks(步骤202)进行比较，在推测残留量Kn超过阈值Ks时执行强制驱动(步骤203)，并执行图6所示的强制驱动执行程序。在本实施方式中，Ks＝3，由此在推测残留量Kn达到4以上时执行强制驱动。以下说明Kn＝4的情况。

如与图5的步骤201关联起来说明，强制驱动仅在发动机运转状态处于空转区域时执行。这是因为，如果在车辆运转行驶那样的状况下、在发动机运转状态处于空转区域外时执行强制驱动，则有可能难以将增压控制为适于发动机运转状态的期望的压力，给车辆的运转带来障碍。在空转区域中，通常认为车辆没有积极地运转或者停止，由此即使在此情况下执行强制驱动也认为不会带来任何不良状况。

此外，在发动机运转状态处于空转区域中时，如果如图3的X所示那样剧烈地较大地强制驱动可动叶片，则有可能给排气气体带来不良影响，并且发动机音质急剧地变化而给驾驶员带来不适感。此外，还担心因旋转变动而产生振动。由此，在本实施方式中，在图6的步骤303中进行钝化处理，如图3的Y[n]所示那样较平缓地强制驱动可动叶片。

关于图6所示的程序的执行，在本程序的执行开始后的最初的控制中，在步骤303中n＝0+1＝1(次)，Y[1]＝0.7*0+(1-0.7)*100＝30(参照图3)。并且，将Y[1]＝30输出给可动叶片驱动用驱动器35，将可动叶片控制为对应于该值的开度。

在接着的步骤304中，Ktop预先设定为10，由于Top在该时刻还是初始值0，所以判断为否，前进到步骤305，将Top的值增加1，成为Top＝1。然后，如果经过规定的曲柄角周期而下一个控制定时来到，则再次执行步骤303，n＝2、Y[2]＝0.7*30+(1-0.7)*100＝51(参照图3)，将Y[2]＝51输出给可动叶片驱动用驱动器35。在接着的步骤304中，在该时刻Top为1，判断依然是否，前进到步骤305，将Top的值加1，成为Top＝2。

这样，每结束1次开方向的强制驱动就将Top增加1，继续开方向的强制驱动，直到Top的值超过Ktop的值、即直到Top＝11。在第3～11次的控制中，Y[3]＝66、Y[4]＝76、Y[5]＝83、Y[6]＝88、Y[7]＝92、Y[8]＝94、Y[9]＝96、Y[10]＝97、Y[11]＝98，将这些各值在各控制时刻分别输出(参照图3)。接着，在结束第11次的输出后，如果到达步骤304，则判断变为是，并转移到步骤306即闭方向的控制。

在步骤306中将X的值变更为0。在接着的步骤307中，Ktcl＝10，由于Tcl在该时刻还是初始值0，所以判断为否，前进到步骤308，将Tcl的值变更为1。然后，如果来到下个控制定时，则再次执行步骤303，n＝12、Y[12]＝0.7*98+(1-0.7)*0＝69(参照图3)，将Y[12]＝69输出给可动叶片驱动用驱动器35。在接着的步骤304中，由于维持着Top＝11，所以判断为是，并前进到步骤306。

在步骤306中再次设X＝0后，前进到步骤307。在该时刻Tcl＝1，由于不超过Ktcl＝10，所以判断为否，前进到步骤308，使Tcl＝1+1＝2。然后，如果来到下个控制定时，则再次执行步骤303，n＝13、Y[13]＝0.7*69+(1-0.7)*0＝48(参照图3)，将Y[13]＝48输出给可动叶片驱动用驱动器35。在接着的步骤304中，由于依然维持着Top＝11，所以判断为是，前进到步骤306。

这样，每结束1次闭方向的强制驱动就将Tcl增加1，继续闭方向的强制驱动，直到Tcl的值超过Ktcl的值、即直到Tcl＝11。在第14～22次的控制中，分别输出Y[14]＝34、Y[15]＝24、Y[16]＝17、Y[17]＝12、Y[18]＝8、Y[19]＝6、Y[20]＝4、Y[21]＝3、Y[22]＝2(参照图3)。接着，若在结束第22次的输出后，到达步骤307，则判断变为是，并转移到步骤309。

在步骤309中，将驱动次数计数器的值N与推测残留量的值Kn＝4比较。在该时刻，由于依然维持着步骤301的初始值N＝0，所以判断为否，前进到步骤310，将驱动次数计数器增加1，成为N＝1。这意味着由输出Y[1]～Y[22]构成的第1次强制驱动已经结束。然后，控制程序回到步骤302，再次执行上述那样的Y[1]～Y[22]的输出。

在第2次的强制驱动的Y[22]的输出结束后，在到达步骤309的情况下，由于N＝1，所以判断为否。由此，前进到步骤310，使N＝1+1＝2(即第2次的强制驱动结束)，前进到步骤302，开始第3次的强制驱动。

将这样的强制驱动重复共计5次。即，在第5次的强制驱动的Y[22]的输出结束后，在到达步骤309的情况下，由于N＝5、Kn＝4，所以判断变为是。由此，本程序结束，可动叶片的强制驱动控制结束。

如以上说明，根据本发明，考虑了与发动机运转状态对应的烟灰的堆积量和烧落量。这一点与不考虑烟灰的烧落的专利文献1的技术显然不同。并且，基于这些值在发动机运转中计算烟灰的残留量，能够仅在烟灰的残留量为一定以上的情况下执行可动叶片的强制驱动。因此，不会浪费地执行强制驱动，而能够以适当的定时执行强制驱动。此外，烟灰的残留量越多越能够执行多次(即长时间)的强制驱动，能够执行对应于烟灰的残留量的足够需要的次数(即时间)的强制驱动。因此，根据本发明，能够实现适当而有效率的强制驱动控制。

此外，在较容易发生烟灰的积存的发动机运转区域(低旋转低负荷区域)中较多地设定烟灰的推测堆积量，反之在较难发生烟灰的积存的发动机运转区域(高旋转高负荷区域)中较多地设定烟灰的推测烧落量，所以能够得到结合实际的发动机的运转状况的推测残留量，能够非常有利于适当的强制驱动的执行。即，如在城市街道等中持续低速行驶的车辆那样、发动机以低速低负荷运转的状况较多的情况下，由于在较短的时间内推测残留量Kn超过阈值Ks，所以能够以较短的时间间隔执行强制驱动。相反，如在主要进行高速行驶的车辆那样、发动机以高速高负荷运转的状况较多的情况下，推测残留量Kn难以超过阈值Ks，能够以较长的时间间隔执行强制驱动。即使这样，由于在发动机为高速高负荷的情况下，高温高流量的排气气体喷在可变容量机构的可动部附近，所以烟灰难以堆积或容易烧落，即使降低强制驱动的频率也没有问题。

特别是，根据本发明，对于进行各种使用方式的大量的车辆也能够分别执行适当的强制驱动。即，在较多采用低速低负荷运转的发动机中，上述取样时间(在本实施方式中是1分钟)的期间中，残留的烟灰的量有变多的趋势，但在本发明中在此时能够增加强制驱动的频率(定时)及次数。相反，在较多采用高速高负荷的发动机中，残留在上述取样时间之前的烟灰的量有变少的趋势，但在本发明中此时能够减少强制驱动的频率及次数。

强制驱动在空转区域中执行以不给车辆的行驶带来影响。此时，使叶片开度较平缓地变化，以使其沿着钝化处理后的波形。因此，能够尽量减少强制驱动时的排气气体，并且能够防止发动机音质的剧烈变化、减少给驾驶员带来的不适感。

本发明的实施方式除了上述实施方式以外也可以考虑到各种实施方式。

上述实施方式的各数值及单位是例示，可以根据需要选择任意的数值及单位。推测堆积量与推测烧落量在上述实施方式中利用图7～图10所示的映射图计算，但也可以通过计算式计算。推测堆积量、推测烧落量和推测残留量的单位在上述实施方式中是强制驱动的次数，但也可以是通常的量的单位(例如cc等)。此外，也可以将次数的单位变更为时间的单位，也可以将时间的单位变更为曲柄角的单位，也可以相反。

表示发动机运转状态的参数在上述实施方式中是发动机旋转速度、发动机负荷及发动机温度3个。但是，可以采用与烟灰的堆积和烧落有关的所有参数中的1个以上的参数。例如也可以仅使用上述3个参数中的1个或两个，也可以还使用吸气温度、增压等的其他参数。作为发动机负荷，在上述实施方式中使用加速器开度，但也可以使用要求转矩或目标燃料喷射量。作为发动机温度也可以使用油温。

作为上述实施方式中的可动叶片驱动用驱动器35可以考虑各种形态。例如，可以考虑通过受发动机驱动的泵产生正或负的空气压或油压、将这些空气压或油压作为驱动源动作的形态。此外，还可以考虑电动驱动器，如果使用它，则即使在不能驱动泵的发动机停止过程中也能够通过电动驱动可动叶片，并在不会给发动机的运转带来影响的发动机停止时也能够执行可动叶片的强制驱动。

在上述实施方式中，将使可动叶片向开方向和闭方向各1次动作的模式作为1次的驱动而执行了可动叶片的强制驱动。但是，这样的强制驱动的模式可以采用各种形态。至少也可以通过沿开方向仅1次、或者沿闭方向仅1次的动作作为1次的驱动。或者反之，也可以增加开方向及/或闭方向的动作次数。也可以对开方向与闭方向的动作交替地重复各两次以上的模式作为1次的驱动。

在上述实施方式中，1次的驱动不是完全的往复模式(即开始时的开度(Y[1]与结束时的开度(Y[22])不同)。但是，也可以设为完全的往复模式。例如可以做成如正弦波那样的模式。在上述实施方式中是沿着钝化的波形(Y[n])而动作的，但也可以是沿着矩形波(X)那样而动作。

此外，可动叶片的开闭行程的范围也可以考虑各种。在上述实施方式中使全开附近和全闭附近之间为行程，但可以选择完全的全开和全闭之间、全闭和中间开度之间等各种的范围。

涡轮增压器的可变容量机构也可适用于上述实施方式以外的所有的类型。此外，发动机也并不限于柴油发动机，也并不限于车辆用。

Claims (12)

1、一种发动机的控制装置，具备涡轮增压器，该涡轮增压器具有包括可动叶片的可变容量机构，该控制装置的特征在于，具备：

第1存储机构，存储根据表示发动机运转状态的参数的值预先设定的、推测为已堆积在上述可变容量机构的可动部附近的烟灰的量；

第2存储机构，存储根据上述参数的值预先设定的、推测为已从上述可动部附近烧落的烟灰的量；

检测机构，检测实际的上述参数的值；

第1决定机构，根据上述第1存储机构和上述第2存储机构决定与上述检测到的参数的值对应的烟灰的推测堆积量和推测烧落量；

第2决定机构，通过求出上述被决定的推测堆积量和推测烧落量的差来决定烟灰的推测残留量；以及

驱动机构，根据上述决定的推测残留量强制地开闭驱动上述可动叶片。

2、如权利要求1所述的发动机的控制装置，上述参数由发动机旋转速度、发动机负荷、以及发动机温度中的至少一个构成。

3、如权利要求1所述的发动机的控制装置，上述参数由发动机旋转速度构成，且上述发动机旋转速度越高则上述推测堆积量的值越小，上述发动机旋转速度越高则上述推测烧落量的值越大。

4、如权利要求1所述的发动机的控制装置，上述参数由发动机负荷构成，且上述发动机负荷越高则上述推测堆积量的值越小，上述发动机负荷越高则上述推测烧落量的值越大。

5、如权利要求1所述的发动机的控制装置，上述参数由发动机温度构成，且上述发动机温度越高则上述推测堆积量的值越小，上述发动机温度越高则上述推测烧落量的值越大。

6、如权利要求1～5中任一项所述的发动机的控制装置，还具备将上述推测残留量与规定的阈值比较的比较机构，且在上述推测残留量超过上述阈值时，上述驱动机构对上述可动叶片仅强制驱动与上述推测残留量对应的时间。

7、如权利要求1～5中任一项所述的发动机的控制装置，上述驱动机构将使上述可动叶片在开方向和闭方向上至少各1次动作的模式作为1次的驱动，来执行上述可动叶片的强制驱动。

8、如权利要求7所述的发动机的控制装置，上述推测堆积量、上述推测烧落量和上述推测残留量以上述强制驱动的次数为单位进行设定。

9、如权利要求1～5中任一项所述的发动机的控制装置，上述驱动机构还具备决定上述可动叶片的目标开度的第3决定机构，该被决定的目标开度是沿着对相对于时间轴的矩形波进行了钝化处理后的波形的值。

10、如权利要求1～5中任一项所述的发动机的控制装置，上述驱动机构在发动机运转状态处于空转区域时执行强制驱动。

11、一种发动机的控制方法，是具备了涡轮增压器的发动机的控制方法，该涡轮增压器具有包括可动叶片的可变容量机构，该控制方法的特征在于，包括：

根据表示发动机运转状态的参数的值预先设定推测为已堆积在上述可变容量机构的可动部附近的烟灰的量的步骤；

根据上述参数的值预先设定推测为已从上述可动部附近烧落的烟灰的量的步骤；以及

将这些烟灰的推测堆积量和推测烧落量分别与上述参数的值建立关联并存储在存储机构中的步骤。

12、如权利要求11所述的发动机的控制方法，还包括：

检测实际的上述参数的值的步骤；

根据上述存储机构决定与上述被检测到的参数的值对应的烟灰 的推测堆积量和推测烧落量的步骤；

根据上述被决定了的推测堆积量和推测烧落量，决定烟灰的推测残留量的步骤；以及

强制地对上述可动叶片仅开闭驱动与上述决定了的推测残留量对应的时间的步骤。

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