CN101163870B - 用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备 - Google Patents

Abstract

吸入内燃发动机的空气流量基于电动马达的工作状态、旁通阀的工作状态以及进气流量传感器的信号计算。当电动马达运行时，在打开旁通阀之后即刻吸入内燃发动机的空气流量可以通过获得经过旁路通道的旁通空气流量并使用获得的旁通空气流量校正由进气流量传感器的信号测得的进气流量来计算。基于计算得到的吸入内燃发动机的空气流量，调节与内燃发动机的输出功率有关的控制参数。

Description

用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备

技术领域

本发明涉及一种用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备。特别是，本发明涉及一种用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，其中增压器压气机的下游与上游之间的旁路通道能够旁通通过压气机。

背景技术

将马达设置在涡轮增压器的转轴上在现有技术中是已知的。驱动这种马达驱动型涡轮增压器是为了辅助压气机转动。因此，无论从内燃发动机提供的排气能量是大还是小，在需要时都能够获得需要级别的增压压力。因而，即使在发动机转速低时，也就是说，当驱动涡轮的排气流量低时，马达驱动型涡轮增压器也能够通过强制驱动压气机来实现高的增压压力。但是，马达驱动型涡轮增压器具有的问题是非常有可能超过压气机的喘振极限。

作为避免喘振的方法，保证一定量的空气流过压气机是行之有效的。在日本专利公报No.2004-332715中公开的具有马达驱动型增压器的内燃发动机在压气机的上游与下游之间设有旁通压气机的旁路通道以及打开和关闭该旁路通道的旁通阀。根据这种技术，能够增加流过压气机的空气量以防止喘振。为此，通过打开旁通阀(下文表示为“空气旁路”)，由压气机增压的空气部分返回压气机的上游。

发明内容

在内燃发动机中，决定内燃发动机输出的例如燃料喷射量的各种控制参数基于进气流量调整。一般来说，进气流量根据诸如设置在进气通道入口处的空气流量计的进气流量传感器的信号测量。

然而，在这种具有马达驱动型涡轮增压器的内燃发动机中，如果打开旁通阀避免喘振，则经过压气机的空气会部分流入旁路通道。随着旁路通道充满空气，在旁通阀的上游与下游之间的压差稳定之前，吸入进气通道的空气量都比吸入内燃发动机内的空气量大。

由于这个原因，在开始空气旁通之后即刻由进气流量传感器的信号测得的空气流量与吸入内燃发动机的实际空气流量不同。如果进气流量传感器的信号不准确地反应吸入内燃发动机的实际空气流量，则由于不能准确地实施燃料喷射量控制与其它发动机控制而使废气排放与燃油效率变差。

发明本发明就是为了解决上述问题。本发明的一个目的在于提供一种用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，所述控制设备能够避免在空气旁通期间对吸入内燃发动机的空气流量不准确地测量，并因此基于准确测量的进气流量控制内燃发动机。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于内燃发动机的控制设备，所述内燃发动机包括：增压器，其置于进气通道中并设置有能够辅助所述增压器转动的电动马达；旁路通道，其使所述进气通道中的所述增压器的下游侧旁通至所述增压器的上游侧；旁通阀，其打开和关闭所述旁路通道；以及空气流量计，其置于所述进气通道中所述增压器的上游，并输出指示吸入所述进气通道的空气流量的信号；其中，所述控制设备包括：喘振避免装置，所述喘振避免装置在所述电动马达运行时判断所述增压器的喘振条件，并且如果判断出应该执行喘振避免，则打开所述旁通阀，计算装置，其用于基于所述电动马达的工作状态、所述旁通阀的开度以及所述空气流量计的信号计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量；以及控制参数调节装置，其用于基于吸入所述内燃发动机的所述空气流量调节与所述内燃发动机的输出功率有关的控制参数。

根据本发明的第一方面，基于所述电动马达的工作状态、所述旁通阀的工作状态以及所述进气流量传感器的信号计算吸入所述内燃发动机的所述空气流量，并且基于计算出的进入内燃发动机的空气流量调节与所述内燃发动机的输出功率有关的控制参数。由于这样确定了实际吸入内燃发动机的空气流量，所以能够避免在执行空气旁通过程中对吸入内燃发动机的空气流量测量不准确。因而，即使在执行空气旁通过程中，也能够基于准确的进气控制所述内燃发动机。

根据本发明的第二方面，提供了一种如在第一方面中所述的用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置通过获得经过从所述增压器的所述下游侧到所述上游侧的所述旁路通道的旁通空气流量并使用所获得的旁通空气流量校正由所述空气流量计的信号测得的吸入所述进气通道的空气流量来计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

根据本发明的第二方面，在开始空气旁通之后即刻吸入内燃发动机的空气流量能够通过使用旁通空气流量校正吸入进气通道的空气流量准确地计算。

根据本发明的第三方面，提供一种如在第二方面中所述的用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置根据所述增压器的压气机的输出压力和输入压力之间的差以及所述旁通阀的开度计算所述旁通空气流量，所述压气机的输出压力基于吸入所述进气通道的空气流量和所述增压器的转速计算。

根据本发明的第三方面，不用在旁路通道中安装空气流量传感器就能够测量所述旁通空气流量。而且，也没有必要安装压力传感器来测量压气机的输出压力。

根据本发明的第四方面，提供了一种如在第一方面中所述的用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置通过平滑所述空气流量计的信号并将由所述平滑的信号测得的空气流量作为吸入所述内燃发动机的空气流量来计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

根据本发明的第四方面，在开始空气旁通之后即刻平滑所述进气流量传感器的所述信号。这能够减少由所述进气流量传感器的信号测得的进气流量与吸入所述内燃发动机的实际进气流量之间的差。

根据本发明的第五方面，提供一种如在第一方面中所述的用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置通过如下方式来计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量：基于所述内燃发动机的转速与节气门开度预测将要吸入所述内燃发动机的空气流量的最大值、将所述最大值设定为由所述空气流量计的信号测得的吸入所述进气通道的空气流量的上限并且将由空气流量计的信号测得的吸入所述进气通道的空气流量作为在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

根据本发明的第五方面，在开始空气旁通之后即刻由所述进气流量传感器的信号测得的所述进气流量由将要吸入所述内燃发动机的最大空气流量限制。所述最大空气流量基于所述内燃发动机的转速与节气门开度预测。这能够减少由所述进气流量传感器的信号测得的进气流量与吸入所述内燃发动机的实际空气流量之间的差。

根据本发明的第六方面，提供了一种如前述第一至第五方面中任一方面所述的用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，其中所述内燃发动机还包括：EGR设备，其将部分排气在节气门下游的排气入口处引入所述进气通道中；以及气体性状传感器，其置于所述排气入口下游并输出指示吸入所述内燃发动机的气体流量或气体压力的信号，其中，所述计算装置在所述EGR设备不运行时基于所述气体性状传感器的信号计算吸入所述内燃发动机的空气流量，并在所述EGR设备运行时基于所述电动马达的工作状态、所述旁通阀的开度以及所述空气流量计的信号计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

如果置于所述节气门下游的气体性状传感器输出指示气体压力或气体流量的信号，则能够测量吸入所述内燃发动机内的空气流量。然而，如果排气由EGR设备引入进气通道，则排气流量使得由气体性状传感器的信号测得的气体流量与实际吸入发动机的空气流量之间产生差异。根据本发明的第六方面，当EGR设备不运行时，吸入发动机的空气流量能够基于气体性状传感器的信号准确计算。当EGR运行时，吸入内燃发动机的空气流量基于所述电动马达的工作状态、所述旁通阀的工作状态以及所述进气流量传感器的所述信号计算。因此，即使在排气引入所述进气通道的情况下，吸入所述发动机的所述空气流量也能够准确计算。

根据本发明的第七方面，提供一种如前述第一至第六方面中任一方面所述的用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，还包括喘振避免装置，所述喘振避免装置在所述电动马达运行时判断所述增压器的喘振条件，并且如果判断出应该执行喘振避免，则打开所述旁通阀。

根据本发明的第七方面，根据所述增压器的喘振条件打开所述旁通阀，从而使得当所述增压器由所述电动马达驱动时能够避免喘振。

根据本发明的第八方面，提供了一种如前述第一至第七方面中任一方面所述的用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备，还包括：扭矩增加请求预测装置，其用于基于道路信息或车辆信息提前预测来自驾驶员的扭矩增加请求；以及预辅助装置，其用于在预测到所述扭矩增加请求时通过运行所述电动马达来提高所述增压器的转速。

根据本发明的第八方面，所述增压器的转速在扭矩增加变为实际需要之前得到提高。这能够改善对更高扭矩请求的输出响应。

为了实现上述目的，根据本发明的第九方面，提供了一种用于内燃发动机的控制设备，所述内燃发动机包括：所述内燃发动机包括：增压器，其置于进气通道中并设置有能够辅助所述增压器转动的电动马达；旁路通道，其使所述进气通道中的所述增压器的出口侧旁通至所述增压器的入口侧；旁通阀，其打开和关闭所述旁路通道；以及进气流量传感器，其置于所述进气通道中所述增压器的上游，并输出指示吸入所述进气通道的空气流量的信号；其中，所述控制设备包括：控制参数调节装置，其用于基于吸入所述内燃发动机的空气流量调节与所述内燃发动机的输出功率有关的控制参数；扭矩增加请求预测装置，其用于基于道路信息或车辆信息提前预测来自驾驶员的扭矩增加请求；预辅助装置，其用于在预测到所述扭矩增加请求时通过运行所述电动马达来提高所述增压器的转速；以及阀控制装置，其用于在预测到所述扭矩增加请求时在运行所述电动马达之前打开所述旁通阀。

根据本发明的第九方面，在扭矩增加变为实际请求之前，当所述电动马达准备运行以提高所述增压器的转速时，所述旁通阀在运行所述电动马达之前打开。由于所述增压器对进气的压缩得到了抑制，因而这能够减少由所述进气流量传感器的信号测得的所述进气流量与吸入所述内燃发动机的实际空气流量之间的差。因此，即使在执行空气旁通期间也能够基于吸入所述发动机的准确空气流量控制所述内燃发动机。

附图说明

图1示意性地示出根据本发明第一实施方式的具有马达驱动型增压器的内燃发动机的构造；

图2是示出由本发明第一实施方式执行的辅助控制程序的流程图；

图3是示出由本发明第一实施方式执行的预辅助控制程序的流程图；

图4是示出根据本发明第一实施方式的预辅助控制中的进气流量校正方法的图表；

图5是示出根据本发明第一实施方式的预辅助控制中的另一种进气流量校正方法的图表；

图6是示出由本发明第二实施方式执行的预辅助控制程序的流程图；

图7示意性地示出根据本发明第三实施方式的具有马达驱动型增压器的内燃发动机的构造；以及

图8是示出由本发明第三实施方式执行的辅助控制程序的流程图。

具体实施方式

第一实施方式

下面参考图1到图5描述本发明的第一实施方式。

[发动机系统构造的说明]

图1示意性地示出应用有本发明第一实施方式的控制设备的具有马达驱动型增压器的内燃发动机的构造。在本实施方式中，本发明适用于汽油发动机(下文简单表示为发动机)。该发动机包括具有多个气缸(在图1中为四个气缸)的发动机机体2。对于发动机机体2，进气歧管4为各个气缸配气，排气歧管6收集来自各个气缸的排气。

该发动机设有马达驱动型涡轮增压器(马达辅助涡轮增压器，下文表示为MAT)30。涡轮增压器30包括压气机30a、涡轮30b以及设置在压气机30a与涡轮30b之间的电动马达30c。压气机30a与涡轮30b一起联接在连接轴上。压气机30a由引入到涡轮30b的排气的排气能量驱动旋转。连接轴还作为电动马达30c的转子，从而能够通过致动电动马达30c而强制驱动压气机30a。此外，连接轴还设有涡轮转速传感器32，所述涡轮转速传感器32输出指示压气机30a转速(每一定时间内的转数)的信号。

压气机30a布置在通往进气歧管4的进气通道8与10之间的半途上。连接压气机30a的出口与进气歧管4的进气通道10设有中冷器36，以冷却增压空气。在进气歧管4附近，进气通道10还设有节气门20，用以控制吸入发动机机体2的空气流量。

将要被提供至发动机机体2的空气从大气中经由空气滤清器16获得。将空气滤清器16连接至压气机30a入口的进气通道8设有空气流量计52，所述空气流量计52输出指示吸入进气通道8的空气流量的信号。

该发动机具有旁路通道40，所述旁路通道40通过连接压气机30a的出口与入口旁通压气机30a。旁路通道40的一端连接至进气通道8中的空气流量计52的下游，而另一端连接至进气通道10中的节气门20的上游。旁路通道40设有旁通阀42，用以控制流过其的空气(旁通空气)量。

排气通道12连接至涡轮30b的入口。排气通道12的另一端连接至排气歧管6。由排气歧管6从各个气缸收集的排气通过排气通道12供应至涡轮30b。另一排气通道14连接至涡轮30b的出口。在该排气通道14中，设有催化剂18，用以净化排气。

ECU(电子控制单元)50被设置用来作为整个发动机总体控制的控制单元。该ECU 50包括对提供给电动马达30c的电力进行控制也就是对MAT 30的转动进行控制的马达控制器。除了电动马达30c之外，例如节气门20与旁通阀42的其它装置也连接至ECU 50的输出侧。

另一方面，ECU 50的输入侧连接至各种传感器，不仅包括上述空气流量计52与涡轮转速传感器32，而且包括输出指示发动机转速的信号的发动机转速传感器54与输出指示加速器开度的信号的加速器开度传感器56。除了这些传感器信号之外，道路信息与车辆信息也输入ECU 50。道路信息包括当前道路的曲率、坡度等。车辆信息包括车辆离前方最近车辆的距离、转向角等。道路信息能够从例如使用GPS的导航系统获得。车辆信息能够从车载传感器(例如前方雷达)获得。基于各个传感器信号与其它输入信息，ECU 50根据一定的控制程序驱动每个装置。

[辅助控制的说明]

ECU 50实施的其中一种发动机控制为燃料喷射量控制，以控制喷射器(未示出)喷射的燃料量。在这种燃料喷射量控制中，燃料喷射量基于由空气流量计52的信号测得的进气流量计算，以便使得空燃比等于预定的目标比，其中空燃比为吸入发动机系统的空气质量除以喷入气缸内的燃料质量。

ECU 50实施的另一种发动机控制为辅助控制，以通过电动马达30c辅助压气机30a转动。辅助控制通过单独的程序与上述燃料喷射量控制一起同时执行。在执行辅助控制的过程中，也实施旁通阀42的打开与关闭控制，以防止压气机30a发生喘振。

然而，如果在电动马达30c工作时打开旁通阀42执行空气旁通，则在空气流量计52测量的进气量与实际吸入发动机机体2内的空气量之间会产生瞬时差。如上所述，燃料喷射量控制使用空气流量计52的信号。为了良好地保持废气排放与燃油效率，燃料喷射量必须基于吸入发动机机体2内的实际空气量控制至目标量。

因而，在本实施方式中，燃料喷射量控制与辅助控制如下文所述的相互关联。进气流量根据辅助控制的情况校正。燃料喷射量能够基于校正过的进气流量控制。图2提供了示出ECU 50执行的辅助控制程序的流程图。执行该辅助控制程序包括对进气流量进行校正。

在图2示出的程序的第一步骤100中，处理从各个传感器进入ECU 50的信号。在辅助控制中，使用来自加速器开度传感器56、发动机转速传感器54、涡轮转速传感器32以及空气流量计52的信号。

在接下来的步骤102中，基于步骤100中已处理的输入信号判断是否满足预定的“辅助起动/继续”条件。具体而言，ECU 50参考提前准备的工作状态判断映射，并依据发动机转速与加速器开度判断当前的发动机工作状态是否需要马达辅助。例如，如果需要更高的扭矩，但是排气能量太低以致不能驱动MAT 30(低速、高负载状态)，则判断出需要马达辅助。如果当前的发动机工作状态需要马达辅助，则满足“辅助起动/继续”条件。另一方面，如果工作状态不需要马达辅助，则程序会因为不满足“辅助起动/继续”条件而终止。

如果在步骤102中满足“辅助起动/继续”条件，则执行步骤104与后面的步骤。首先，在步骤104中，基于在步骤100中处理过的输入信号为MAT 30确定目标涡轮转速。具体而言，ECU 50根据多维映射(马达控制映射)确定目标涡轮转速，在所述多维映射中沿相应的轴线表示了发动机转速、加速器开度与节气门开度。在确定目标涡轮转速之后，ECU 50根据目标涡轮转速提供电力至电动马达30c，以由电动马达30c起动马达辅助(步骤106)。

在执行马达辅助的过程中，判断是否满足“旁通阀42打开”条件(步骤108)。“旁通阀42打开”条件意味着压气机30a已经达到喘振极限。是否达到喘振极限能够从压气机30a的输出压力与输入压力(大气压力)的压力比以及空气流量计52的信号所指示的进气流量判断出。如果压力比与进气流量之间的关系超过预先限定的喘振线，可以判断出压气机30a已经达到喘振极限。

如果压力传感器设置于压气机30a与节气门20之间，则压气机30a的输出压力可以由该压力传感器的信号测出。然而，在本实施方式中，压气机30a的输出压力从涡轮转速计32测量的涡轮转速以及进气流量计算得出。具体而言，压气机30a的输出压力根据沿相应轴线示出涡轮转速与进气流量的映射确定。

如果在步骤108中满足“旁通阀打开”条件，亦即压气机30a已经达到喘振极限，则旁通阀42打开(步骤110)。旁通阀42通常是关闭的。如果旁通阀42打开，则被压气机30a压缩的空气部分通过旁路通道40返回压气机30a的上游。因而，由于实施的空气旁通增加了经过压气机30a的空气量，所以能够防止压气机30a发生喘振。

如果在步骤110中打开旁通阀42以实施空气旁通，则流过旁路通道40的空气量稳定至某一稳定级别。在达到稳定级别之后，由空气流量计52的信号指示的进气流量就与实际吸入发动机机体2内的空气量一致。然而，在旁路通道40装满空气以稳定流过它的空气量之前，被吸入进气通道8的空气比实际吸入发动机机体2的空气更多。因而，在由空气流量计52的信号指示的进气流量以及吸入发动机机体2内的空气流量之间会产生瞬时差。

因而，在步骤112中，对由空气流量计52的信号测得的进气流量实施校正，直至旁通空气流量稳定至稳定级别。具体而言，根据下文的方程式(1)，实际吸入发动机机体2内的空气量(实际进气流量)通过从空气流量计52的信号测得的进气量(测得的进气流量)中减去旁通的空气量(旁通空气流量)而计算出。旁通空气流量能够从旁通阀42的上游与下游之间的压差以及旁通阀42的孔面积计算出，或者由压气机30a的输出压力与输入压力(大气压力)之间的差以及旁通阀42的孔面积计算出。

实际进气流量＝测得的进气流量-旁通空气流量...(1)

在开始旁通空气之后紧接的瞬间，由上述方程式(1)计算的实际进气流量被用于燃料喷射量控制。

在开始旁通空气之后，如果旁通空气流量稳定，则终止根据上述方程(1)对进气流量的校正。其后，由空气流量计52的信号测得的进气流量直接被用于燃料喷射量控制。旁通空气流量是否稳定能够从旁通阀42的上游与下游之间的压差的变化判断出，亦即，能够从压气机30a的输出压力与输入压力之间的差的变化判断出。

如果在步骤108中不满足“旁通阀42打开”条件，也就是说，压气机30a没有达到喘振极限，则由于跳过步骤110的处理而不实施空气旁通。在这种情况下，由于还跳过步骤112的处理，所以不校正进气流量。也就是说，当旁通阀42关闭时，由空气流量计52的信号测得的进气流量被直接用于燃料喷射量控制。

在步骤114中，判断是否满足“旁通阀42关闭”条件。“旁通阀42关闭”条件意味着避免了压气机30a的喘振。如果压气机30a的输出压力与输入压力的比以及进气流量之间的关系降至喘振线之下，就判断出避免了压气机30a的喘振。如果满足“旁通阀关闭”条件，也就是说，避免了压气机30a的喘振，则关闭旁通阀42(步骤116)。如果不满足“旁通阀关闭”条件，则旁通阀42保持打开并且跳过步骤116以及后续步骤的处理。

如果旁通阀42关闭，则在下一步骤118中判断是否满足“马达辅助停止”条件。具体而言，ECU 50将由涡轮转速传感器32测量的实际涡轮转速与在步骤104中确定的目标涡轮转速进行比较。如果实际涡轮转速已经达到目标涡轮转速，则满足“马达辅助停止”条件。在满足“马达辅助停止”条件之前，跳过下一步骤120的处理，以继续马达辅助。如果满足“马达辅助停止”条件，则停止从ECU 50供应至电动马达30c的电力，以终止由电动马达30c进行的辅助(步骤120)。

根据到目前为止描述的上述程序，即使在执行马达辅助的过程中，当执行空气旁通以便避免喘振时，在开始旁通空气之后即刻出现的瞬态中，也能够通过从吸入进气通道8内的空气量中减去旁通空气流量准确地计算出吸入发动机机体2内的进气流量。因此，能够基于实际进气流量实施燃料喷射量控制。也就是说，即使在为了避免喘振而实施空气旁通的情况下，也能实现目标空燃比，从而良好地维持废气排放与燃油效率。

值得注意的是，在该实施方式中，根据本发明第一方面的“计算装置”由ECU 50通过执行上述程序的步骤112实现。此外，根据本发明第一方面的“控制参数调节装置”由ECU 50通过基于在步骤112中校正的进气流量执行燃料喷射量控制实现。另外，根据本发明第七方面的“喘振避免装置”由ECU 50通过执行步骤108实现。

[预辅助控制的说明]

除了在实际需要高扭矩时驱动电动马达30c的辅助控制之外，本实施方式中的ECU 50还能够实施预辅助控制。预辅助控制预测来自驾驶员的扭矩增加请求，并在实际需要更高扭矩之前通过驱动电动马达30c提高涡轮转速。根据该预辅助控制，能够消除将要通过压气机30a的转动提高的增压压力所需要的时间滞后。因而，能够改善对用于加速、爬坡等更高扭矩请求的输出相应。

与辅助控制相似，该预辅助控制通过单独的程序与上述燃料喷射量控制一起同时执行。在执行预处理控制的过程中，旁通阀42打开以实施空气旁通，从而防止在涡轮转速快速提高时压气机30a发生喘振。因此，像在辅助控制中一样，在开始空气旁通之后即刻瞬态，由空气流量计52的信号测得的进气量与实际吸入发动机机体2内的空气量之间会产生瞬时差。

因而，如在本实施方式中的下文所述，燃料喷射量控制与预辅助控制相互关联。进气流量根据预辅助控制的情况校正。燃料喷射量能够基于校正过的进气流量控制。图3提供了示出ECU 50执行的预辅助控制程序的流程图。执行该预辅助控制程序包括对进气流量进行校正。

在图3示出的程序的第一步骤200中，处理从各个传感器进入ECU 50的信号。在预辅助控制中，使用来自加速器开度传感器56、发动机转速传感器54、涡轮转速传感器32以及空气流量计52的信号。在预辅助控制中也使用道路信息和车辆信息。

在接下来的步骤中，基于步骤200中处理的输入信号判断是否满足预定的“预辅助起动/继续”条件。具体而言，ECU 50依据道路信息与车辆信息判断车辆当前的行驶情况是否需要预辅助。如果预期需要更高的扭矩，例如当车辆在斜坡上起动时、当车辆接近上坡时以及当车辆从弯曲道路进入平直道路时，则判断出需要预辅助。如果车辆当前的行驶情况需要预辅助，则满足“预辅助起动/继续”条件。另一方面，如果车辆当前的行驶情况不需要预辅助，则程序会因为不满足“预辅助起动/继续”条件而终止。

如果在步骤202中满足“预辅助起动/继续”条件，则执行步骤204与后面的步骤。首先，在步骤204中，基于在步骤200中处理过的输入信号为MAT 30确定目标涡轮转速。具体而言，ECU 50根据多维预辅助映射(马达控制映射)确定目标涡轮转速，在多维预辅助映射中沿相应轴线表示发动机转速、加速器开度与节气门开度。在确定目标涡轮转速之后，ECU 50根据该目标涡轮转速提供电力至电动马达30c，以起动由电动马达30c执行的辅助(步骤206)。

在起动由电动马达30c执行的辅助之后，打开旁通阀42(步骤208)。由于打开旁通阀42使得压气机30a的输出侧旁通至输入侧，所以虽然涡轮转速升高，但抑制了压气机30a的输出压力升高。这使得能够快速将涡轮转速升高至目标速度，同时避免压气机30a的喘振。

当在步骤208中打开旁通阀42之后实施空气旁通时，在下一步骤210校正空气流量计52的信号所测得的进气流量。在这个步骤中，通过平滑空气流量计52的信号来进行校正。亦即，进气流量根据平滑的信号测量。需要注意的是，虽然平滑信号通常是为了除去干扰噪声，但在这里，信号比通常情况平滑多几十倍。如图4所示，根据平滑的信号确定进气流量能够接近实际吸入发动机机体2内的空气流量(实际进气流量)，从而使得空气流量计52的信号测得的进气流量与实际进气流量之间的差减小。

在步骤212中，判断是否满足“旁通阀42关闭”条件。“旁通阀42关闭”条件意味着驾驶员发出扭矩增加请求。是否存在扭矩增加请求能够从发动机转速与加速器开度判断出。如果发出扭矩增加请求，则关闭旁通阀42(步骤214)以提高压气机30a的输出压力。另一方面，如果不满足“旁通阀关闭”条件，则旁通阀42保持打开并且跳过步骤214以及之后步骤的处理。

如果旁通阀42关闭，则在下一步骤216中判断是否满足“马达辅助停止”条件。具体而言，ECU 50将由涡轮转速传感器32测量的实际涡轮转速与在步骤204中确定的目标涡轮转速进行比较。如果实际涡轮转速已经达到目标涡轮转速，则满足“马达辅助停止”条件。在满足“马达辅助停止”条件之前，跳过下一步骤218的处理，以继续马达辅助。如果满足“马达辅助停止”条件，则停止从ECU 50供应至电动马达30c的电力，以终止由电动马达30c执行的辅助(步骤218)。

根据到目前为止描述的上述程序，在执行预辅助的过程中进行空气旁通时，能够通过平滑空气流量计52的信号以减小由该信号测得的进气流量与进入发动机机体2内的实际进气流量之间的差准确地确定吸入发动机机体2内的空气量。因此，能够基于实际进气流量实施燃料喷射量控制。也就是说，即使在预辅助的过程中，也能实现目标空燃比，并且良好地维持废气排放与燃油效率。

值得注意的是，在本实施方式中，根据本发明第一方面的“计算装置”由ECU 50通过执行上述程序的步骤210实现。此外，根据本发明第一方面的“控制参数调节装置”由ECU 50通过基于步骤210中校正的进气流量执行燃料喷射量控制实现。另外，根据本发明第八方面的“扭矩增加请求预测装置”与“预辅助装置”由ECU 50分别通过执行步骤202与步骤206实现。

虽然在上述实施方式中，通过平滑空气流量计52的信号校正了预辅助过程中的进气流量，但是还可能使用更简单的校正方法。一个示例就是根据发动机转速与节气门开度预测进入发动机机体2的最大进气流量，并设定该最大值为进气流量的上限。通过将由空气流量计52的信号测得的进气流量限制在该上限之下，能够接近进入发动机机体2的实际空气流量(实际进气流量)或者减小由空气流量计52的信号测得的进气流量与实际进气流量之间的差。

此外，虽然在上述实施方式中，在起动马达辅助进行预辅助之后立即打开旁通阀42，但是旁通阀42可以以与预辅助控制程序相同的方式保持关闭，直到压气机30a达到喘振极限。无论旁通阀42打开与否，在起动马达辅助之后立即能够通过平滑空气流量计52的信号或者通过设定进气流量的上限执行对进气流量的校正。

第二实施方式

下面参照图6描述本发明的第二实施方式。

根据本实施方式，用于具有马达驱动型增压器的内燃发动机的控制设备也具有与图1中的构造相同的构造。然而，在本实施方式中，通过使ECU 50执行图6所示的程序来代替图3所示的程序来使用控制设备。

[预辅助控制的说明]

本控制设备实施方式在预辅助控制处理方面不同于第一控制设备实施方式。图6提供了示出由ECU 50执行的预辅助控制程序的流程图。不考虑处理方面的差别，则图6中程序的每一个处理步骤，如果在图3中存在的话，使用与图3中程序的相应步骤相同的步骤编号。此外，除非是还没有描述过的处理，否则将省略有关处理的说明。

在根据如图6所示的本实施方式的预辅助控制中，在起动马达辅助之前打开旁通阀42(步骤220)。也就是说，在ECU 50通过从ECU 50向电动马达30c提供电力来起动根据目标涡轮转速确定的电动马达30c辅助(步骤222)之前，压气机30a的出口侧通过打开的旁通阀42旁通至入口侧。

由于在电动马达30c起动运行之前打开旁通阀42，所以压气机30a对进气的压缩得到抑制，从而使得压气机30a的入口与出口之间的压差更小。因此，由于流入旁路通道40的空气得到抑制，所以几乎所有通过压气机30a的空气都被直接吸入发动机机体2。

因此，由于从空气流量计52的信号测得的进气流量与吸入发动机机体2内的实际空气流量之间的差很小，所以在本实施方式中不需要校正测得的进气流量。也就是说，通过直接使用从空气流量计52的信号测得的进气流量，能够基于准确的进气流量进行燃料喷射量控制。

值得注意的是，在本实施方式中，根据本发明第九方面的“控制参数调节装置”由ECU 50通过执行燃料喷射量控制实现。类似地，根据本发明第九方面的“扭矩增加请求预测装置”、“预辅助装置”以及“阀控制装置”由ECU 50分别通过执行步骤202、222与220实现。

第三实施方式

下面参照图7与图8描述本发明的第三实施方式。

[发动机系统构造的说明]

图7示意性地示出具有马达驱动型增压器的内燃发动机的构造，其中应用有本发明第三控制设备的实施方式。图7中的每个部件，如果在图1中存在的话，使用与图1中所示相应部件相同的参考标号。此外，除非是还没有描述过的构造说明，否则省略有关构造的说明。

根据本实施方式的发动机与根据第一实施方式的发动机的区别在于包括EGR。如图7所示，EGR通道22在节气门20与进气歧管4之间连接至进气通道10。EGR通道22的相对端连接至排气歧管6。EGR通道22设有EGR冷却器26以冷却流过其中的EGR气体。在EGR冷却器26的下游，EGR通道22设有EGR阀24以控制EGR通道22的通道面积。这些EGR通道22、EGR阀24以及EGR冷却器26构成EGR设备。

由于进气通道10与排气歧管6由EGR通道22连接，所以部分排气(EGR气体)经由EGR通道22引入进气通道10。引入进气通道10的EGR气体量(EGR流量)能够通过EGR阀24的开度控制。EGR阀24的开度由ECU 50基于发动机的工作状态控制。

在与EGR通道22连接的下游，进气通道10还设有增压压力传感器58。增压压力传感器58输出指示进气通道10的内部空气压力的信号。由于进气通道10内的空气压力与进气通道10内的空气流量一致，所以可以说，增压压力传感器58输出指示进气通道10内的空气流量的信号。因此，根据增压压力传感器58的信号，能够测量经由进气通道10吸入发动机机体2内的空气流量。增压压力传感器58连接至ECU 50的输入侧。增压压力传感器58的信号由ECU 50用来控制发动机。

[辅助控制的说明]

本控制设备实施方式在辅助控制处理方面也与第一控制设备实施方式不同。图8提供了示出在本实施方式中由ECU 50执行的辅助控制程序的流程图。不考虑处理方面的差别，图8中程序的每一个处理步骤，如果在图2中存在的话，使用与图2中程序的相应步骤相同的步骤编号。此外，除非是还没有描述过的处理，否则省略有关处理的描述。

在根据本实施方式的辅助控制中，根据EGR阀24是否打开来切换(switch)进气量的计算。具体而言，如图8所示，在步骤110打开旁通阀42之后，判断EGR阀24是否打开(步骤122)。如果EGR阀24关闭，则吸入发动机机体2内的空气流量根据增压压力传感器58的信号计算(步骤124)。使用增压压力传感器58的信号能够准确地计算吸入发动机机体2内的空气流量，而不受旁通空气的影响。

然而，当EGR阀24打开以使排气引入进气通道10时，则根据增压压力传感器58的信号测得的气体流量会由于排气流量而与实际吸入发动机机体2内的空气流量不同。因此，当EGR阀24打开时，则以与第一实施方式中相同的方式对由空气流量计52的信号测得的进气流量进行校正(步骤112)。

根据上述程序，即使在EGR设备运行时或者在EGR阀24打开时，也能够在开始旁通空气之后紧接的瞬态下，通过从吸入进气通道8内的空气量中减去旁通空气流量准确地计算吸入发动机机体2内的进气流量。因此，即使在排气引入进气通道10的情况下，也能够基于准确的进气流量控制燃料喷射量。

值得注意的是，在本实施方式中，根据本发明第六方面的“计算装置”由ECU 50通过执行步骤122、124或112实现。此外，增压压力传感器58对应于根据本发明第六方面的“气体性状传感器”。

其它

虽然到目前为止已经描述了本发明的实施方式，但本发明不限于这些具体的实施方式。在不脱离本发明主旨的前提下，可以对本发明做出多种改型。下面描述这些改型的示例。

第一实施方式中的预辅助控制在执行空气旁通的过程中对空气流量计52的信号进行平滑。由平滑后的信号测得的进气流量可以作为吸入发动机机体2内的空气流量。这可以被改型为仅在刚起动空气旁通之后的瞬时期间对空气流量计52的信号进行平滑。像辅助控制一样，在刚起动空气旁通之后吸入发动机机体2内的空气流量也可以通过对由空气流量计52的信号测得的进气流量进行校正而确定，亦即，通过从测得的进气流量中减去旁通空气流量而确定。

此外，第三实施方式可以修改为通过使用第一实施方式中的预辅助控制方法或第二实施方式中的预辅助控制方法来实施预辅助控制。当EGR设备不运行时，吸入发动机机体2内的空气流量也可以根据增压压力传感器58的信号以与第三实施方式中的辅助控制相同的方式计算出。

此外，尽管第三实施方式具有在进气通道10中设置于节气门20下游的增压压力传感器58，但是可以设置输出指示空气流量的信号的空气流量计代替增压压力传感器58。

Claims (7)

1.一种用于内燃发动机的控制设备，所述内燃发动机包括：

增压器，其置于进气通道中并设置有能够辅助所述增压器转动的电动马达；

旁路通道，其使所述进气通道中的所述增压器的下游侧旁通至所述增压器的上游侧；

旁通阀，其打开和关闭所述旁路通道；以及

空气流量计，其置于所述进气通道中所述增压器的上游，并输出指示吸入所述进气通道的空气流量的信号；

其中，所述控制设备包括：

喘振避免装置，所述喘振避免装置在所述电动马达运行时判断所述增压器的喘振条件，并且如果判断出应该执行喘振避免，则打开所述旁通阀，

计算装置，其用于基于所述电动马达的工作状态、所述旁通阀的开度以及所述空气流量计的信号计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量；以及

控制参数调节装置，其用于基于吸入所述内燃发动机的所述空气流量调节与所述内燃发动机的输出功率有关的控制参数。

2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置通过获得经过从所述增压器的所述下游侧到所述上游侧的所述旁路通道的旁通空气流量并使用所获得的旁通空气流量校正由所述空气流量计的信号测得的吸入所述进气通道的空气流量来计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

3.根据权利要求2所述的用于内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置根据所述增压器的压气机的输出压力和输入压力之间的差以及所述旁通阀的开度计算所述旁通空气流量，所述压气机的输出压力基于吸入所述进气通道的空气流量和所述增压器的转速计算。

4.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置通过平滑所述空气流量计的信号并将由所述平滑的信号测得的空气流量作为吸入所述内燃发动机的空气流量来计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

5.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的控制设备，其中所述计算装置通过如下方式来计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量：基于所述内燃发动机的转速与节气门开度预测将要吸入所述内燃发动机的空气流量的最大值、将所述最大值设定为由所述空气流量计的信号测得的吸入所述进气通道的空气流量的上限并且将由空气流量计的信号测得的吸入所述进气通道的空气流量作为在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于内燃发动机的控制设备，其中所述内燃发动机还包括：

EGR设备，其将部分排气在节气门下游的排气入口处引入所述进气通道中；以及

气体性状传感器，其置于所述排气入口下游并输出指示吸入所述内燃发动机的气体流量或气体压力的信号，

其中，所述计算装置在所述EGR设备不运行时基于所述气体性状传感器的信号计算吸入所述内燃发动机的空气流量，并在所述EGR设备运行时基于所述电动马达的工作状态、所述旁通阀的开度以及所述空气流量计的信号计算在所述电动马达运行时打开所述旁通阀之后即刻吸入所述内燃发动机的空气流量。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃发动机的控制设备，还包括：

扭矩增加请求预测装置，其用于基于道路信息或车辆信息提前预测来自驾驶员的扭矩增加请求；以及

预辅助装置，其用于在预测到所述扭矩增加请求时通过运行所述电动马达来提高所述增压器的转速。

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