CN101305171A - 用于内燃机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机的控制装置，其能够在设置有可以对涡轮增压器的增压压力进行调节的第一增压压力调节致动器和第二增压压力调节致动器的内燃机中抑制增压压力的过调和欠调以及振荡。具有可变喷嘴机构(14c)的涡轮增压器(14)安装在柴油机(2)上。用于辅助涡轮转动的电动机(15)安装在涡轮增压器(14)上。ECU(70)控制可变喷嘴机构(14c)，使得由增压压力传感器(74)检测到的实际增压压力与目标增压压力一致。可变喷嘴开度的反馈增益在通过电动机(15)辅助涡轮转动时比在没有辅助涡轮转动时要低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的控制装置，更具体地，涉及一种适合用于控制具有涡轮增压器的内燃机的内燃机控制装置。
背景技术
具有涡轮增压器的内燃机已经得到广泛的使用。已提出通过加设可变喷嘴机构以使排气涡轮的入口面积可变或者通过加设电动机以给涡轮转动提供助力来减小涡轮迟滞——其代表涡轮发动机的缺点——的多种方法。日本专利公报No.2003-239755中披露的装置控制涡轮发动机的增压压力，其结合有可变喷嘴机构和助力电动机。该装置在基于电动机的驱动力执行增压压力控制之前基于可变喷嘴机构执行增压压力控制以避免由于两种增压压力控制方案互相干涉所导致的控制不稳。
专利文献1：日本专利公报No.2003-239755。
发明内容
技术问题
上文所描述的传统增压压力控制装置执行控制以确保实际增压压力与目标增压压力一致。为了实现该目的，传统增压压力控制装置将来自增压压力传感器的信号反馈到可变喷嘴机构并调节可变喷嘴的开度。在突然加速的状态下，传统增压压力控制装置操作可变喷嘴以控制增压压力、同时驱动电动机。另一方面，在除突然加速状态以外的其它状态下，传统增压压力控制装置禁止驱动电动机并通过仅使用可变喷嘴来控制增压压力。
如上所述，上述传统装置或者对可变喷嘴开度执行反馈控制、同时给涡轮转动提供电动机助力，或者对可变喷嘴开度执行反馈控制而不提供电动机助力。当提供电动机助力时，增压压力快速上升，因为涡轮转速可较早地升高。然而，当没有提供电动机助力时，增压压力缓慢地上升。如上所述，增压压力的行为取决于是否提供电动机助力而变化。因此，用于可变喷嘴反馈控制的理想特性也变化。然而，上述传统装置并未对上述情形给予足够考虑。因此，上述传统装置容易造成例如增压压力过调、欠调或振荡。在这点上，上述传统装置仍需要改进。
本发明旨在解决上述问题。本发明的目的在于提供一种内燃机控制装置，其能够抑制具有多个不同类型的增压压力调节致动器——这些增压压力调节致动器能够对涡轮增压器的增压压力进行调节——的内燃机中发生增压压力过调、欠调和振荡的可能性。
技术方案
本发明的第一方面涉及一种内燃机控制装置，包括：
涡轮增压器，其用于对内燃机进行增压；
第一增压压力调节致动器和第二增压压力调节致动器，所述二者均能调节增压压力；
目标值确定装置，其用于依据操作状态确定所述增压压力的目标值或与所述增压压力相关的增压压力相关值的目标值；
实际值检测装置，其用于检测所述增压压力的实际值或与所述增压压力相关的所述增压压力相关值的实际值；
反馈装置，其用于通过确保所述目标值与所述实际值之间的偏差反映到所述第一增压压力调节致动器的状态中而使所述实际值与所述目标值相等；以及
灵敏度改变装置，其用于依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变所述偏差反映到所述第一增压压力调节致动器的状态中的灵敏度。
本发明的第二方面涉及如第一方面所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变用于所述反馈装置的反馈增益。
本发明的第三方面涉及如第一方面所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变用于所述反馈装置的微分项的反馈增益。
本发明的第四方面涉及如第一方面所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变由所述反馈装置提供的反馈量的限值。
本发明的第五方面涉及如第一至第四方面中的任一方面所述的内燃机控制装置，其中，所述第一增压压力调节致动器是改变所述涡轮增压器的排气涡轮入口面积的可变喷嘴机构；所述第二增压压力调节致动器是给涡轮转动提供助力的电动机；且所述灵敏度改变装置确保所述偏差反映到所述可变喷嘴机构的可变喷嘴开度中的灵敏度在所述电动机提供助力时比在所述电动机没有提供助力时要低。
本发明的第六方面涉及如第一至第五方面中的任一方面所述的内燃机控制装置，所述内燃机控制装置进一步包括：
学习装置，其用于学习所述实际值向所述目标值的收敛性、并校正用于所述反馈装置的所述反馈增益。
本发明的第七方面涉及如第一至第六方面中的任一方面所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态连续地或阶跃地改变灵敏度。
本发明的第八方面涉及如第一至第七方面中的任一方面所述的内燃机控制装置，其中，所述第一增压压力调节致动器是改变所述涡轮增压器的排气涡轮入口面积的可变喷嘴机构；所述第二增压压力调节致动器是给涡轮转动提供助力的电动机；且所述灵敏度改变装置确保所述偏差反映到所述可变喷嘴机构的可变喷嘴开度中的灵敏度随着所述电动机提供的助力量的增加而降低。
技术效果
根据本发明的第一方面，实际增压压力值或实际增压压力相关值与目标值之间的偏差能够反映到第一增压压力调节致动器的状态中，使得实际增压压力值或实际增压压力相关值与目标值一致。此外，能够依据第二增压压力调节致动器的状态改变上述偏差反映到第一增压压力调节致动器的状态中的灵敏度。因此，上述偏差能够依据第二增压压力调节致动器的状态以适当的灵敏度反映到第一增压压力调节致动器的状态中。因此，本发明的第一方面始终能够依据第二增压压力调节致动器的状态执行适当的增压压力控制并抑制增压压力过调、欠调和振荡。
根据本发明的第二方面，能够依据第二增压压力调节致动器的状态将用于第一增压压力调节致动器的反馈控制的反馈增益调节到适当的值。这使得可以抑制增压压力过调、欠调和振荡。
根据本发明的第三方面，能够依据第二增压压力调节致动器的状态将用于第一增压压力调节致动器的反馈控制的微分项反馈增益调节到适当的值。这使得可以抑制增压压力过调、欠调和振荡。
根据本发明的第四方面，能够依据第二增压压力调节致动器的状态将用于第一增压压力调节致动器的反馈控制的反馈量的限值调节到适当的值。这使得可以抑制增压压力过调、欠调和振荡。
根据本发明的第五方面，能够通过对可变喷嘴机构的可变喷嘴开度执行反馈控制将增压压力调节到目标值。此外，当给涡轮转动提供助力的电动机操作时，可以减小偏差反映到可变喷嘴开度中的灵敏度。因此，即使在增压压力由于电动机助力而快速上升时，仍然可以抑制例如增压压力过调、欠调和振荡。
根据本发明的第六方面，可通过学习增压压力控制的状态来校正用于第一增压压力调节致动器的反馈控制的反馈增益。因此，发动机与发动机之间的差异及时效的影响可适当地反映到增压压力反馈控制中。这使得可以更加确定地抑制例如增压压力过调、欠调和振荡。
根据本发明的第七方面，能够依据第二增压压力调节致动器的状态连续地或阶跃地改变目标增压压力值或目标增压压力相关值与实际值之间的偏差反映到第一增压压力调节致动器的状态中的灵敏度。因此，能够依据第二增压压力调节致动器的状态对灵敏度进行微小的调节。因而，不论第二增压压力调节致动器的状态如何，均能够更加适当地执行增压压力控制。因此，能够更加确定地抑制例如增压压力过调、欠调和振荡。
根据本发明的第八方面，能够通过对可变喷嘴机构——其用作第一增压压力调节致动器——的可变喷嘴开度执行反馈控制将增压压力调节到目标值。此外，目标值和实际值之间的偏差反映到可变喷嘴开度中的灵敏度能够随着电动机——其用作第二增压压力调节致动器——提供的涡轮转动助力量的增大而降低。因而，能够依据随电动机助力量变化的增压压力上升特性来优化地设定对可变喷嘴开度执行反馈控制的灵敏度。因此，能够更加确定地抑制例如增压压力过调、欠调和振荡。
附图说明
图1示出根据本发明第一实施方式的系统的构造。
图2示出限定基础VN开度的图表。
图3示出微分增益、发动机速度和发动机负荷的关系。
图4是示出根据第一实施方式的增压压力控制的时间图。
图5是示出通过第一发明的第一实施方式执行的程序的流程图。
图6是示出通过第三发明的第一实施方式执行的程序的流程图。
图7示出在根据第四实施方式给涡轮转动提供电动机助力时供应到电动机的电力(电动机输出)如何地改变。
具体实施方式
第一实施方式
[系统构造的说明]
图1示出依据本发明第一实施方式的系统构造。图1中示出的系统包括：具有多个气缸(图1中为四个气缸)的柴油机2；用于将燃料供应到柴油机2的燃料供应系统；用于将空气供应到柴油机2的进气系统；用于从柴油机2排出废气的排气系统；以及用于控制柴油机2的操作的控制系统。柴油机2安装在车辆中并且用作车辆的动力源。
用于柴油机2的燃料供应系统包括直接将燃料喷入燃烧室的缸内喷油器32。缸内喷油器32设置为用于每个气缸并且连接到共轨34。亦即，柴油机2为共轨柴油机。存储在燃料箱(未图示)中的燃料通过供应泵36抽取、加压至预定的燃料压力、并供应到共轨34。供应泵36包括未在图中示出的低压泵和高压泵。
用于柴油机2的排气系统包括排气歧管6和连接到排气歧管6的排气管10。从柴油机2的每个气缸排出的废气收集在排气歧管6中并且经过排气歧管6排入排气管10。催化箱30安装在排气管10的中部。比如NOx催化剂的催化剂、DPF(柴油微粒过滤器)或DPNR(柴油微粒-NOx-还原系统)设置在催化箱30中。
用于柴油机2的进气系统包括进气歧管4和连接到进气歧管4的进气管8。空气从大气获取，进入进气管8，然后经过进气歧管4分配到每个气缸的燃烧室。空气滤清器12安装在进气管8的入口部位。空气流量计76设置在空气滤清器12的附近并位于所述空气滤清器12的下游，以依据进入进气管8的空气的流率输出一个信号。进气节气门22设置在进气歧管4的上游处。
依据本发明第一实施方式的系统包括可变喷嘴型涡轮增压器14。该涡轮增压器14包括压缩机14a、排气涡轮14b和可变喷嘴机构14c。压缩机14a设置在进气管8的中部、位于空气流量计76和进气节气门22之间。排气涡轮14b安装在前述排气系统中，并设置在排气管10的中部、位于排气歧管6和催化箱30之间。压缩机14a和排气涡轮14b由于其转动轴结合成一体而一起转动。上述的涡轮增压器14能够通过利用由排气涡轮14b回收的排气能量来驱动压缩机14a而进行增压。
可变喷嘴机构14c包括开度可调的喷嘴(以下称为“可变喷嘴”或“VN”)以及电动地改变可变喷嘴的开度的驱动机构。此可变喷嘴机构14c能够通过调节可变喷嘴的开度来控制增压压力。更具体地，当可变喷嘴的开度减小时，排气涡轮14b的入口面积减小以增大流入到排气涡轮14b的排气的流速。这增加涡轮转速，从而升高增压压力。另一方面，当可变喷嘴的开度增大时，排气涡轮14b的入口面积增大以减小流入到排气涡轮14b的排气的流速。这减小涡轮转速，从而降低增压压力。可变喷嘴的开度以下称为“VN开度”。
电动机15设置在压缩机14a和排气涡轮14b之间以给涡轮转动提供助力。当电力供应到电动机15时，电动机15的输出给涡轮转动提供助力以迅速地升高涡轮转速。安装电动机15以减小涡轮迟滞以及提供改善的响应度。
转速传感器16装配在电动机15中以检测电动机15的转子的转速，即涡轮转速。内部冷却器17安装在压缩机14a的下游以冷却压缩空气。检测增压压力的增压压力传感器74设置在内部冷却器17的下游并进一步位于进气节气门22的下游。
旁通管50的一端连接到进气管8的中部、位于压缩机14a和内部冷却器17之间。旁通管50的入口设置有能够开启和闭合入口的旁通阀18。旁通管50的另一端连接到进气管8并且位于压缩机14a的上游。当旁通阀18操作而开启旁通管50的入口时，由压缩机14a压缩的空气的一部分回流到压缩机14a的入口侧。在涡轮增压器14易于发生喘振的操作状态下，当从压缩机14a输出的空气的一部分经过旁通管50回流到压缩机14a的入口侧时，能够避免喘振。
此外，EGR(废气再循环)管24的一端连接到进气管8的中部、位于进气节气门22和进气歧管4之间。EGR管24的另一端连接到排气歧管6。在依据本发明第一实施方式的系统中，能够经过EGR管24将一部分排气引入进气管8。EGR冷却器26设置在EGR管24的中部以冷却EGR气体。用于控制EGR气体的量(EGR量)的EGR阀28安装于EGR管24中并且位于EGR冷却器26的下游。当相比于空气具有较高比热和较低氧含量的EGR气体引入进气管8时，能够降低缸内燃烧温度以减少NOx的产生量。
用于柴油机2的控制系统包括ECU(电子控制单元)70和电机控制器60。依据来自ECU 70的指令，电机控制器60控制给电动机15施加的电力。电力从电池62供应到电动机15。ECU 70是给整个系统提供整体控制的控制装置。除了电机控制器60之外，ECU 70的输出端还连接到可变喷嘴机构14c、缸内喷油器32、进气节气门22、EGR阀28、旁通阀18以及各种其它致动器。除了转速传感器16、空气流量计76和增压压力传感器74之外，ECU 70的输入端还连接到加速器开度传感器72、曲柄角传感器78以及各种其它传感器。加速器开度传感器72依据加速器开度——即加速器踏板(未图示)的下压量——输出一个信号。曲柄角传感器78依据曲轴的转角输出一个信号。曲柄角传感器78的输出能够用来检测例如发动机速度NE(rpm)。除了以上所述的装置和传感器之外，还有多个装置和传感器连接到ECU 70；然而，在此并未对其进行描述。ECU 70依据传感器的输出和预定的控制程序对每个装置进行驱动。
[第一实施方式的特征]
在依据本发明的系统中，ECU 70存储限定柴油机2的操作状态与用于该操作状态的目标增压压力之间的关系的图表。ECU 70以这样的方式控制VN开度，使得由增压压力传感器74检测到的实际增压压力与用于当前操作状态的目标增压压力一致。更具体地，ECU 70测量目标增压压力与实际增压压力之间的差异(以下称为“增压压力偏差”)，并且反馈该增压压力偏差以控制VN开度，直到实际增压压力与目标增压压力一致。以下将此控制称为“VN反馈控制”。
现在将对VN反馈控制进行详细描述。图2示出限定基础VN开度的图表。在具有可变喷嘴型涡轮增压器的发动机中，VN开度的减小使涡轮转速快速增大，即使增压压力快速增大。然而，如果VN开度减小，则背压(排气压力)趋于增大。从例如燃料效率、排放和发动机保护等方面看，使增压压力与背压之间的平衡维持在一定范围内是相当重要的。在这方面，存在有一个VN开度的容许范围，所述容许范围随操作状态变化。示出于图2中的VN开度依据发动机NE和发动机负荷预先地确定，并用作基准VN开度来平衡地满足上述的要求。
图2用0％的百分比代表最大VN开度(全开)并用100％的百分比代表最小VN开度。当发动机速度和负荷增大时，需要开启可变喷嘴，因为背压趋于增大。因此，基础VN开度图表如此绘制，使得VN开度随发动机速度NE的增大而增大。此外，示出在基础VN开度图表中的VN开度随发动机负荷的增大而增大(如图2所示地下移)，并且随发动机负荷的减小而减小(如图2所示地上移)。然而，在进行EGR(废气再循环)的EGR区域中不遵循该图表，而是依据常规方式来确定VN开度，即依据取决于操作状态的EGR量来确定VN开度。
VN反馈控制如此地执行，使得通过将反馈校正项添加到前述的基础VN开度来确定实际VN开度。反馈校正项计算为基于增压压力偏差的比例项(差分项)、基于增压压力偏差的积分值的积分项以及基于增压压力偏差的微分值的微分项的总和。亦即，本实施方式执行PID(比例积分微分)控制以提供VN反馈控制。
依据柴油机2的操作区域来确定用于比例项的反馈增益(以下称为“比例增益”)、用于积分项的反馈增益(以下称为“积分增益”)以及用于微分项的反馈增益(以下称为“微分增益”)。图3示出微分增益、发动机速度NE和发动机负荷之间的关系。在如图3所示的示例中，操作区域划分成十五个区段，并且针对每个区段确定微分增益。所确定的微分增益随发动机速度和负荷的增大而增大。
假设应用如图3所示的微分增益以提供助力VN反馈控制，其稍后将作描述。尽管未在图中示出，也依据操作区域来确定比例增益和积分增益。此外，可以针对过调侧和欠调侧分开地设定反馈增益。
图4为示出依据本实施方式的增压压力控制的时间图。图4中的图表A示出增压压力的改变。图4中的图表B示出待供应给电动机15的电力(电动机输出)的改变。图4中的图表C示出VN开度控制方法。
当驾驶员踩在加速器踏板上以给出加速请求时，目标增压压力如图4中的图表A所示相应地上升。然后，ECU 70执行VN反馈控制以使实际增压压力升高到目标增压压力，并且开始通过电动机15提供涡轮转动助力。与不提供电动机助力的情形(如图4的图表A中的虚线所示)相比，当提供电动机助力时，增压压力能够快速升高。这使得可以减小涡轮迟滞。在实际增压压力升高到接近目标增压压力的水平时，电动机15停止。随后，仅仅继续执行VN反馈控制。
同时，如果由于例如电池电量低或者电动机温度过高而不能提供电动机助力，则可以禁用提供电动机助力的功能。在这种情况下，仅仅执行VN反馈控制而不驱动电动机15。
如上所述，在提供电动机助力的同时或者在不提供电动机助力的情况下执行VN反馈控制。如文中稍早提到，增压压力上升梯度取决于是否提供电动机助力而变化很大。因此，期望的VN反馈控制特性取决于是否提供电动机助力而变化。
例如，在针对不提供电动机助力的情形来优化VN反馈控制特性的情形下，如果执行VN反馈控制同时提供电动机助力，则实际增压压力可能会容易地超过目标增压压力，原因为增压压力由于电动机助力而趋于快速上升。如果实际增压压力明显高于目标增压压力，则随后的VN反馈控制会造成增压压力欠调或振荡。
亦即，当执行针对不提供电动机助力的情形优化其特性的反馈控制、同时提供电动机助力时，实际增压压力变得不稳定，原因为用于VN开度调节的增压压力偏差反馈的灵敏度太高。
为了解决上述问题，本实施方式根据是否要提供电动机助力来选择用于VN开度调节的增压压力偏差反馈的适当灵敏度。更具体地，与没有提供电动机助力时相比，当要提供电动机助力时，本实施方式使用较低的用于VN反馈控制的反馈增益，由此，减小用于VN开度调节的增压压力偏差反馈的灵敏度。
没有提供电动机助力的情形的VN反馈控制以下称为“普通VN反馈控制”，而提供电动机助力的情形的VN反馈控制以下称为“助力VN反馈控制”。
当需要使用于助力VN反馈控制的反馈增益低于用于普通VN反馈控制的反馈增益时，可以改变比例增益、积分增益和微分增益中的一个、两个或全部。然而，优选为至少改变微分增益。由于微分增益与动态特性最为密切相关，因此最适合用微分增益来补偿取决于是否提供电动机助力而引起的增压压力动态特性的差异。
当需要使用于助力VN反馈控制的反馈增益低于用于普通VN反馈控制的反馈增益时，可以改变针对每一操作区段设定的所有或某些增益值。
[由第一实施方式执行的具体处理过程]
图5为示出依据本实施方式的ECU 70所执行的用以实现上述功能的程序的流程图。假设以预定的时间间隔定期地执行该程序。
首先，如图5所示的程序对从前述传感器输入的信号执行预定的处理(步骤100)。此输入信号处理获得了各种指示柴油机2的操作状态的参数。更具体地，输入信号处理获得了例如发动机速度NE、加速器开度、目标节气门开度、燃料喷射量、实际增压压力和实际涡轮转速。
然后，执行步骤102以判定使得电动机15起动或继续提供助力的条件是否成立。涉及两个条件。第一条件为是否需要电动机助力。例如，第一条件为柴油机2是否处于低发动机速度/高负荷区域或处于过渡状态(加速状态)。第二条件为是否存在任何禁用电动机助力功能的条件。例如，第二条件为电池剩余电量是否足够或者涡轮转速是否低于助力允许值。如果用于起动或继续提供电动机助力的条件不成立，则程序立即终止其处理过程。
另一方面，如果用于起动或继续提供电动机助力的条件成立，则程序执行用于确定目标增压压力的处理过程(步骤104)。目标增压压力依据发动机速度NE和发动机负荷通过图表预先限定。参照图表以选择适合于当前操作状态的目标增压压力。依据本实施方式的系统检查例如加速器开度、目标节气门开度或燃料喷射量以确定发动机负荷是高还是低。
在确定目标增压压力之后，执行步骤106以开始给电动机15供应电力，即开始提供用于涡轮转动的电动机助力。另外，执行步骤108以开始执行助力VN反馈控制。然后提供电动机助力，使得能够快速升高实际增压压力以获得目标增压压力。如文中稍早描述，通过使用灵敏度低于普通VN反馈控制的反馈增益来执行助力VN反馈控制。
当继续提供电动机助力时，ECU 70判定用于停止提供电动机助力的条件是否成立(步骤110)。如果实际增压压力尚未升高到获得目标增压压力、或者如果实际增压压力尚未充分收敛于目标增压压力(图4中的时间点t1之前)，则判定电动机助力停止条件尚未成立。在此情况下，将继续提供电动机助力。另一方面，如果识别出实际增压压力已经充分收敛于目标增压压力(时间点t1)，则判定电动机助力停止条件已成立。
如果判定电动机助力停止条件成立，则执行步骤112以停止将电力供应到电动机15并终止电动机助力。在终止电动机助力之后，在如图4所示的时间点t2处执行步骤114以开始执行普通VN反馈控制。随后，执行普通VN反馈控制，使得实际增压压力始终与目标增压压力一致。
如上所述，在提供电动机助力时，本实施方式能够执行灵敏度低于普通VN反馈控制的助力VN反馈控制。因此，即便在增压压力由于电动机助力而易于变化(上升)的情形下，本实施方式仍然能够防止增压压力偏差的反馈过度地影响VN开度。这使得可以抑制例如增压压力过调、欠调及振荡，由此确保实际增压压力快速和平稳地收敛于目标增压压力。
当没有提供电动机助力时，本实施方式能够执行其特性针对没有提供电动机助力的情形进行优化的普通VN反馈控制。因此，即便当没有提供电动机助力时，仍然能够调节实际增压压力从而使其快速和平稳地跟踪目标增压压力。
在已于上文进行描述的第一实施方式中，可变喷嘴机构14c对应于依据本发明第一方面的“第一增压压力调节致动器”；电动机15对应于依据本发明第一方面的“第二增压压力调节致动器”；而增压压力传感器74则对应于依据本发明第一方面的“实际值检测装置”。此外，当ECU 70执行步骤104时，则实施依据本发明第一方面的“目标值确定装置”；以及当ECU 70执行步骤108和114时，则实施依据本发明第一方面的“反馈装置”和“灵敏度改变装置”。
已于上文描述的第一实施方式假设将本发明应用于柴油机2的控制装置。然而，本发明还能够应用于汽油机或其它火花点火发动机的控制装置。
第二实施方式
现将描述本发明的第二实施方式。然而，将主要描述第二实施方式与已在上文进行描述的第一实施方式之间的差别，同时简单描述这两个实施方式共同的内容或者省掉对这些内容的描述。
[第二实施方式的特征]
在第二实施方式中，对反馈量限定一个限值(安全值)以确保VN反馈控制的稳定性。更具体地，对比例项、积分项和微分项限定上限值和下限值。如果从增压压力偏差计算出的比例项、积分项或微分项的值落在相应的上限值或下限值之外，则以其上限值或下限值代替该计算值来计算VN开度反馈校正项。
在第一实施方式中，与普通VN反馈控制比较，用于助力VN反馈控制的反馈增益向着较低灵敏度改变。然而，第二实施方式改变用于上述反馈量的限值而不改变反馈增益。更具体地，与普通VN反馈控制比较，本实施方式将用于助力VN反馈控制的反馈量的上限值和下限值改变为更靠内的值。然后，在助力VN反馈控制过程中，可以使反映增压压力偏差以调节VN开度的灵敏度低于用于普通VN反馈控制的灵敏度。因此，本实施方式提供与第一实施方式相同的优点。
可以针对比例项、积分项和微分项中的一个、两个或全部改变用于反馈量的上限值和下限值。然而，优选地，这种改变至少应用于微分项。
本实施方式具有与第一实施方式相同的硬件构造。除了上文所描述的VN反馈控制之外，依据本实施方式通过ECU 70执行的程序与第一实施方式相同。因此，省略对本实施方式的进一步描述。
第三实施方式
现将参照图6描述本发明的第三实施方式。然而，将主要描述第三实施方式与已在上文进行描述的第一实施方式之间的差别，同时简单描述这两个实施方式共同的内容或者省掉对这些内容的描述。当利用示出在图1中的硬件构造时，可实施依据第三实施方式的系统以使ECU 70除了图5中示出的程序之外还执行示出在图6中的程序。
[第三实施方式的特征]
本实施方式通过学习实际增压压力向目标增压压力的收敛性而对用于助力VN反馈控制的反馈增益进行校正。更具体地，本实施方式通过将基准值乘以学习系数来计算出反馈增益。学习系数依据学习结果如需地从值1.0增大或减小。所述学习系数的增大/减小使反馈增益得以校正。
可以依据发动机与发动机之间的差异以及时效通过对反馈增益执行学习控制来适当地校正反馈增益。除了本实施方式提供学习控制之外，本实施方式与第一实施方式相同。
[通过第三实施方式执行的具体处理过程]
图6为示出由依据本实施方式的ECU 70执行的、用以实现上述功能的程序的流程图。以下的描述涉及将对微分增益进行学习校正的示例；然而，也可以以与微分增益相同的方式对比例增益和积分增益进行学习校正。
首先，如图6所示的程序执行步骤120以判定增压压力的过调量和欠调量(见图4中的图表A)是否不小于预定阈值。如果过调量和欠调量小于阈值，则程序立即终止，因为能够断定当前增益是适当的。
另一方面，如果过调量或欠调量不小于阈值，则能够断定需要对增益进行校正。本实施方式在过调量或欠调量已经超过阈值五次之后对增益进行校正。如图3所示，对多个操作区段中的每一个区段的增益进行限定。也对每个操作区段限定用于该增益的学习系数。因此，需要相对于每个操作区段校正学习系数。
在这种情形下，如果在步骤120中获得的判定结果指示过调量或欠调量不小于阈值，则以各个操作区域为基础存储过调量或欠调量不小于阈值的次数(步骤122)。接着，执行步骤124以判定是否有操作区段已经达到五次计数。如果有操作区段已经达到五次计数，则该操作区段的学习系数从其当前值增大或减小。例如，如果学习系数的当前值为1.0，则将其改变为0.9或1.1。这校正了用于该操作区段的增益。对于其学习系数已经改变的操作区段，将在步骤122中存储的计数重设为零。
不仅能够针对助力VN反馈控制而且还能够针对普通VN反馈控制执行上述学习过程。如果针对过调侧和欠调侧分别地设定增益，则针对过调测和欠调侧分别地执行上述学习过程。
如上所述，本实施方式能够学习实际增压压力向目标增压压力的收敛性，并且能够校正用于VN反馈控制的反馈增益以改进收敛性。因此，发动机与发动机之间的差异以及时效的影响能够适当地反映在VN反馈控制中。这使得可以更加确定地抑制例如增压压力过调、欠调和振荡。
在已于上文进行描述的第三实施方式中，当ECU 70执行图6中示出的程序时，则实施依据本发明第六方面的“学习装置”。
第四实施方式
现将参照图7描述本发明的第四实施方式。然而，将主要描述第四实施方式与已在上文进行描述的第一实施方式之间的差别，同时简单描述这两个实施方式共同的内容或者省掉对这些内容的描述。
[第四实施方式的特征]
图7示出在依据第四实施方式给涡轮转动提供电动机助力时供应至电动机15的电力(电动机输出)如何改变。该图对应于示出了第一实施方式的图4中的图表B。当将要给涡轮转动提供电动机助力时，第四实施方式依据当前情形改变电动机15的输出上升梯度，如图7所示。
电动机15的输出上升梯度越陡，则涡轮转速的增加率越高、进而涡轮迟滞越小。因此，当驾驶员给出突然加速请求时，优选地，使电动机15的输出上升梯度为陡以满足驾驶员的请求。另一方面，当使电动机15的输出上升梯度为缓时，则燃料效率得以改进，因为电动机15的电力消耗降低。因此，优选地，除非需要突然加速，否则电动机15的输出上升梯度是缓的。
在这种情形下，本实施方式对驾驶员的加速请求的程度进行判定。如果加速请求的程度为高，则本实施方式使电动机15的输出上升梯度为陡。而另一方面，如果加速请求的程度为低，则本实施方式使电动机15的输出上升梯度为缓。在此情况下，电动机15的输出上升梯度可以连续地或阶跃地(以多级的方式)变化。
能够依据例如加速器开度传感器72的输出信号来判定驾驶员的加速请求程度。更具体地，当加速器开度和加速器开度改变量为大时，则能够断定加速请求的程度为高；而当加速器开度和加速器开度改变量为小时，则能够断定加速请求的程度为低。如果系统允许驾驶员选择跑车模式、经济模式或其它操作模式，则可以依据所选的操作模式来判定加速请求的程度。
当电动机15的输出上升梯度变化时，期望的VN反馈控制特性也变化。更具体地，如果电动机15的输出上升梯度为陡，则增压压力趋于快速上升，从而容易发生增压压力过调和振荡。在此情形下，优选地，用于VN开度调节的增压压力偏差反馈的灵敏度相对地减少，以使实际增压压力平稳地收敛于目标增压压力。而另一方面，如果电动机15的输出上升梯度为缓，则增压压力趋于缓慢上升。在此情形下，优选地，用于VN开度调节的增压压力偏差反馈的灵敏度相对地增加，以使实际增压压力快速上升到目标增压压力。
基于如上所述的理念，本发明依据电动机15的输出上升梯度来改变用于VN开度调节的增压压力偏差反馈的灵敏度。更具体地，当电动机15的输出上升梯度为陡时，用于助力VN反馈控制的反馈增益连续地或阶跃地减小，或者在电动机15的输出上升梯度为缓时连续地或阶跃地增大。为实现上述目的而执行的处理过程包括使ECU 70存储预先限定电动机15的输出上升梯度与用于助力VN反馈控制的反馈增益之间的关系的图表、以及依据所述图表设定用于助力VN反馈控制的反馈增益的步骤。
当如上所述地执行依据本实施方式的处理过程时，能够根据电动机15的输出上升梯度是陡或缓——亦即由电动机15提供的助力量是大或小——来优化用于助力VN反馈控制的反馈增益。这使得不论由电动机15提供的助力量如何均能够确定地抑制例如增压压力过调、欠调及振荡。因此，实际增压压力能够快速和平稳地收敛于目标增压压力。
在已于上文进行描述的第四实施方式中，当ECU 70使用上述方法依据电动机15的输出上升梯度改变用于助力VN反馈控制的反馈增益时，则实施依据本发明的第七方面和第八方面的“灵敏度改变装置”。
上文所描述的实施方式假设系统将可变喷嘴机构14c用作依据本发明第一方面的“第一增压压力调节致动器”并且将电动机15用作依据本发明第一方面的“第二增压压力调节致动器”。然而，本发明并不局限用于这样的系统。例如，本发明还能够应用于其中上述系统的可变喷嘴机构14c和电动机15的作用互换的系统。此外，依据本发明的增压压力调节致动器并不局限于可变喷嘴机构14c和电动机15。例如，前述的位于进气侧的旁通阀18或废气旁通阀(未图示)可以用作依据本发明的增压压力调节致动器。例如，当能够电气地控制其开启/闭合操作的废气旁通阀用作增压压力调节致动器时，能够通过控制废气旁通阀的开启/闭合正时和开度来执行增压压力控制。
此外，上文所描述的实施方式假设系统使用两个不同的增压压力调节致动器。然而，本发明还能够应用于使用三个或更多不同的增压压力调节致动器的系统。
此外，上文所描述的实施方式假设系统执行增压控制以使实际增压压力与目标增压压力相等。然而，可替代地，本发明可依据与增压压力相关的增压压力相关值来执行控制。例如，本发明还能够应用于将涡轮转速用作增压压力相关值并执行增压控制以使实际涡轮转速与依据操作状态而设定的目标涡轮转速相等的系统。
Claims (8)
1.一种内燃机控制装置，包括：
涡轮增压器，其用于对内燃机进行增压；
第一增压压力调节致动器和第二增压压力调节致动器，所述二者均能调节增压压力；
目标值确定装置，其用于依据操作状态确定所述增压压力的目标值或与所述增压压力相关的增压压力相关值的目标值；
实际值检测装置，其用于检测所述增压压力的实际值或与所述增压压力相关的所述增压压力相关值的实际值；
反馈装置，其用于通过确保所述目标值与所述实际值之间的偏差反映到所述第一增压压力调节致动器的状态中而使所述实际值与所述目标值相等；以及
灵敏度改变装置，其用于依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变所述偏差反映到所述第一增压压力调节致动器的状态中的灵敏度。
2.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变用于所述反馈装置的反馈增益。
3.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变用于所述反馈装置的微分项的反馈增益。
4.根据权利要求1所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态改变由所述反馈装置提供的反馈量的限值。
5.根据权利要求1到4中的任一项所述的内燃机控制装置，其中，所述第一增压压力调节致动器是改变所述涡轮增压器的排气涡轮入口面积的可变喷嘴机构；所述第二增压压力调节致动器是给涡轮转动提供助力的电动机；且所述灵敏度改变装置确保所述偏差反映到所述可变喷嘴机构的可变喷嘴开度中的灵敏度在所述电动机提供助力时比在所述电动机没有提供助力时要低。
6.根据权利要求1到5中的任一项所述的内燃机控制装置，其进一步包括：
学习装置，其用于学习所述实际值向所述目标值的收敛性、并校正用于所述反馈装置的所述反馈增益。
7.根据权利要求1到6中的任一项所述的内燃机控制装置，其中，所述灵敏度改变装置依据所述第二增压压力调节致动器的状态连续地或阶跃地改变灵敏度。
8.根据权利要求1到7中的任一项所述的内燃机控制装置，其中，所述第一增压压力调节致动器是改变所述涡轮增压器的排气涡轮入口面积的可变喷嘴机构；所述第二增压压力调节致动器是给涡轮转动提供助力的电动机；且所述灵敏度改变装置确保所述偏差反映到所述可变喷嘴机构的可变喷嘴开度中的灵敏度随着所述电动机提供的助力量的增加而降低。
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