CN103732878A - 带涡轮增压器的内燃机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，在带涡轮增压器的内燃机中以不妨碍排气净化催化剂的预热的方式控制增压。为此，本发明提供的带涡轮增压器的内燃机的控制装置在有对排气净化催化剂进行预热的要求的情况下，使相对于相同目标进气压的目标增压的确定值比不存在所述要求的情况小。另外，根据基于对内燃机的要求扭矩确定的目标空气量，确定目标进气压。本控制装置根据目标进气压和实际增压操作节气门，并且根据目标增压操作废气旁通阀。

Description

带涡轮增压器的内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及一种带涡轮增压器的内燃机的控制装置，特别是能够利用促动器的操作主动地控制涡轮的转速的带涡轮增压器的内燃机的控制装置。

背景技术

作为汽车用内燃机的控制方法之一，公知将扭矩作为控制量来确定促动器的操作量的扭矩需求控制。扭矩需求控制也能应用在带涡轮增压器的内燃机中。在带涡轮增压器的内燃机的扭矩需求控制中，根据要求扭矩确定节气门的操作量，并且根据要求扭矩确定增压控制用的促动器的操作量。增压控制用促动器是能够主动控制涡轮的转速的促动器，作为例子，可以举出废气旁通阀和可变气门。更详细而言，按照根据要求扭矩确定的目标增压，进行上述这些增压控制用促动器的操作。作为根据要求扭矩确定目标增压的方法，如日本特开2007-315217号公报公开的那样，公知根据要求扭矩确定目标空气量，再根据目标空气量算出目标增压的方法。另外，如日本特开2006-152821号公报公开的那样，也公知根据目标空气量确定目标进气压，根据目标进气压算出目标增压的方法。

在带涡轮增压器的内燃机的扭矩需求控制中，重视运转性能、详细而言重视内燃机产生的扭矩对油门操作的响应而确定目标增压。但是，内燃机所追求的性能不仅是该种运转性能。废气性能即减少废气中含有的有害成分，也是内燃机追求的性能之一。在获得充分的废气性能的方面，使排气净化催化剂早期发挥活性是一个必要条件，为此必须快速进行排气净化催化剂的预热。但是，在带涡轮增压器的内燃机的情况下，在涡轮产生的热损失有时使排气温度下降。为了提高增压，需要较大的涡轮功，但涡轮功越大，在涡轮产生的热损失也增大。因此，根据增压的控制的方法的不同，涡轮的排气温度的下降可能妨碍排气净化催化剂的预热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-315217号公报

专利文献2：日本特开2008-015051号公报

专利文献3：日本特开2008-255896号公报

专利文献4：日本特开2006-152821号公报

发明内容

本发明的目的在于，在带涡轮增压器的内燃机中，以不妨碍排气净化催化剂的预热的方式控制增压。并且，为了达到该目的，本发明的带涡轮增压器的内燃机的控制装置以如下方式构成。

根据本发明的一技术方案，本控制装置取得对内燃机的要求扭矩。并且，根据要求扭矩确定目标空气量，根据目标空气量确定目标进气压，再根据目标进气压确定目标增压。并且，根据目标进气压和实际增压操作节气门，并且按照目标增压操作增压控制用促动器。增压控制用促动器是能够主动控制涡轮的转速的促动器，其代表例是废气旁通阀和可变气门。本控制装置在根据目标进气压确定目标增压时，在有对排气净化催化剂进行预热的要求的情况下，使相对于相同目标进气压的目标增压的确定值，比不存在该种要求的情况小。作为更具体的目标增压的确定方法，也可以采用如下方法：预先持有对相同目标进气压给予比较大的值的目标增压的映射以及对相同目标进气压给予比较小的值的目标增压的映射，依据对排气净化催化剂进行预热的要求的有无，切换用于确定目标增压的映射。

采用以上述方式构成的控制装置，在有对排气净化催化剂进行预热的要求的情况下，以使增压比不存在该种要求的情况低的方式操作增压控制用促动器。利用该操作减小涡轮功，结果在涡轮产生的热损失减少，能够抑制排气温度的下降。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的控制装置的结构的框图。

图2是用于对依据催化剂预热要求的有无来切换目标增压的设定的处理进行说明的图。

图3是表示用于切换目标增压的设定的判断的次序的流程图。

图4是表示由本发明的实施方式的控制装置获得的控制结果的图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。

本实施方式中成为控制对象的带涡轮增压器的内燃机（以下称为发动机），是能够通过由节气门调整空气量而控制扭矩的汽车用的四冲程往复式发动机。在设置于发动机的涡轮增压器附加设置有能调整开度的废气旁通阀（以下称为WGV）。控制装置通过操作发动机所具备的促动器，控制发动机的运转。在能由控制装置操作的促动器中包括点火装置、节气门、燃料喷射装置、可变气门正时机构和WGV等。但是，在本实施方式中，控制装置操作的是节气门和WGV。控制装置操作这两个促动器而控制由发动机输出的扭矩。

图1的框图中表示的控制装置10表示本实施方式的控制装置的结构。图1中构成控制装置10的各部件12、14、16、18、20、22是特别用图只表现控制装置10所具有的各种功能性的部件中的与节气门2和WGV4的操作相关的部件。因而，图1并不是指控制装置10只由这些部件构成。另外，各部件可以分别由专用的硬件构成，也可以共有硬件而利用软件虚拟地构成。以下，以图1所示的各部件12、14、16、18、20、22的功能为中心说明控制装置10的结构。

自综合控制整个车辆的动力系统管理器（省略图示），将要求扭矩和要求效率供给到控制装置10。要求扭矩是发动机产生的图示扭矩的要求值。要求扭矩包括根据油门踏板的操作量、操作速度算出的来自驾驶员的要求扭矩，和来自ECT（Electronic ControlledTransmission，电子控制变速器）、TRC（Traction Control System，牵引力控制系统）等车辆的控制设备的要求扭矩。要求效率是用于进行点火正时的控制的参数。在要求最佳点火正时下的运转的情况下，动力系统管理器将要求效率的值设定为最大值1。要求效率成为低于1的值是要求点火正时比最佳点火正时滞后的情况。例如为了进行排气净化催化剂的预热而想要使排气温度上升的情况、想要使扭矩急剧下降的情况属于此情况。对自动力系统管理器供给到控制装置10的要求效率赋予用于识别要求内容的ID。

控制装置10根据所取得的要求扭矩确定目标空气量。为了进行目标空气量的确定而使用目标空气量确定部12。目标空气量确定部12利用预先准备的转换映射来将要求扭矩变换为空气量。这里所说的空气量指被吸入到缸内的空气量。在目标空气量确定部12将要求扭矩的实现所需的空气量确定为发动机的目标空气量。

接着，控制装置10根据目标空气量确定目标进气压。为了进行目标进气压的确定而使用目标进气压确定部14。目标进气压确定部14使用预先需要的转换映射来将目标空气量转换为进气压。或者也可以使用物理模型将目标空气量转换为进气压。这里所说的进气压指从节气门到进气门的空间内的压力。在目标进气压确定部14将目标空气量的实现所需的进气压确定为发动机的目标进气压。

目标进气压输入到目标节气门开度确定部16。利用增压传感器（省略图示）计量到的实际增压也输入到目标节气门开度确定部16。在以实际增压为前提的情况下，目标节气门开度确定部16算出目标进气压的达成所需的节气门开度，来作为目标节气门开度。在该计算中使用将增压、节气门开度、进气压之间成立的关系模型化后得到的节气门模型。目标节气门开度输入到节气门控制部18。节气门控制部18按照目标节气门开度进行节气门2的操作。

另外，控制装置10与根据目标进气压确定目标节气门开度并行地根据目标进气压确定目标增压。根据目标进气压确定目标增压而不是根据目标空气量确定目标增压，这就有不易受到气门开闭正时变化的影响这一技术性意义。为了进行目标增压的确定而使用目标增压确定部20。要求效率的值及其ID与目标进气压一起输入到目标增压确定部20。以下，使用图2和图3说明在目标增压确定部20进行的处理的内容。

图2的下段表示目标增压确定部20用于进行目标增压的确定的映射的图像。目标增压确定部20所用的映射准备在图中用实线表示目标进气压与目标增压的关系的第1映射，和用虚线表示该关系的第2映射这两种。根据这些映射，在目标进气压为规定值以下的区域，将目标增压设定为恒定，在目标进气压超过上述规定值时，依据目标进气压的大小也增大目标增压。但是，在第1映射中，目标增压升高的目标进气压的值为大气压，相比之下，在第2映射中，目标增压升高的目标进气压的值为比大气压低的值。因此，对于相同目标进气压，在第1映射给予比较小的值的目标增压，在第2映射给予比较大的值的目标增压。目标增压确定部20依据要求效率的内容选择用于进行目标增压的确定的映射。在要求效率要求排气净化催化剂的预热时，目标增压确定部20选择第1映射，在要求效率要求排气净化催化剂的预热以外时，目标增压确定部20选择第2映射。根据所选的映射切换目标增压相对于目标进气压的设定。

图2的上段表示根据各映射实现的WGV4的开度与目标进气压的关系。用实线画出的折线表示在选择了第1映射的情况下的WGV4的开度与目标进气压的关系。用虚线画出的折线表示在选择了第2映射的情况下的WGV4的开度与目标进气压的关系。比较这两条折线可清楚得知，当在增压区域选择了第1映射的情况下，对于相同目标进气压，使WGV4比选择了第2映射的情况大地打开。WGV4的开度越大，流入到涡轮的废气的流量越少，越能将涡轮功抑制为较小。结果，在涡轮产生的热损失减小，能够抑制由涡轮引发的排气温度的下降。也就是说，在选择了第1映射的情况下，进行重视了排气温度的增压控制，从而能够抑制排气温度的下降而促进排气净化催化剂的预热。另一方面，在选择了第2映射的情况下，对于相同目标进气压，将增压设定为较高，所以能够提高发动机产生的扭矩对油门操作的响应。也就是说，能够进行重视了响应的增压控制。

由目标增压确定部20进行的目标增压的设定的切换，按照图3的流程图所示的判断次序来进行。首先，在步骤S1中，判定要求效率的值是否比1小。当要求效率的值为1时，选择步骤S3的处理。即，通过选择第2映射，进行重视响应的目标增压的设定。在要求效率的值比1小的情况下，进行步骤S2的判定。在步骤S2中，根据要求效率的ID判定要求的内容是否是排气净化催化剂的预热。当要求的内容不是排气净化催化剂的预热时，选择步骤S3的处理而进行重视响应的目标增压的设定。相对于此，在要求的内容是排气净化催化剂的预热时，选择步骤S4的处理。即，通过选择第1映射，进行重视排气温度的目标增压的设定。根据该流程图可知，目标增压的通常的设定是重视响应，只在要求排气净化催化剂的预热的情况下，向重视排气温度的设定进行切换。

在目标增压确定部20确定的目标增压输入到增压控制部22。在增压控制部22，算出目标增压的实现所需的WGV4的开度，来作为目标WGV开度。在目标WGV开度的计算中，将发动机转速、负荷等各种发动机状态量用作参数。增压控制部22按照所算出的目标WGV开度进行WGV4的操作。

采用以上述方式构成的控制装置10，能够获得例如图4所示的那样的控制结果。在图4中表示由控制装置10产生的要求效率、目标进气压和目标增压的各时间变化。在图4所示的例子中，两次使要求效率的值比1小。最初的比1小的要求效率是用于进行排气净化催化剂的预热的要求效率，第二次的比1小的要求效率为用于进行ECT的变速的要求效率。根据要求效率附带的ID，区别要求效率是要求进行排气净化催化剂的预热，还是要求进行ECT变速。

在要求是进行排气净化催化剂的预热的情况下，进行重视排气温度的目标增压的设定。也就是说，在要求效率比1小的期间内，目标增压比通常时的值（重视响应时的值）小。由此，WGV4打开，将绕过了涡轮的高温的废气直接供给到排气净化催化剂。相比之下，在要求是进行ECT的变速的情况下，像通常那样进行重视响应的目标增压的设定。因此，与排气净化催化剂的预热的情况不同，不与要求效率的减少相对应地降低目标增压。这是为了在与ECT变速的完成相对应地进行扭矩提升时，不发生增压延迟。

另外，虽省略用附图进行的说明，但控制装置10与上述的节气门控制和增压控制一并进行点火正时控制。在点火正时控制中，在要求效率的值为1的情况下，将点火正时设定为最佳点火正时，要求效率的值越比1小，相对于最佳点火正时的滞后量越大。

以上是关于本发明的实施方式的说明。但本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形而实施本发明。例如在图3的流程图的步骤S1中，将阈值设定为1而判定要求效率的值是否比1小，但也可以将阈值设定为比1小的值。另外，在付与要求效率的值的ID是催化剂预热的要求的情况下，能够判断为：要求效率的值越小，越强烈要求催化剂预热。因此，也可以使目标增压相对于目标进气压的设定为多阶段，以要求效率的值越小，目标增压相对于相同目标进气压的值越小的方式切换设定。

另外，在上述实施方式中，根据响应重视或排气温度重视，切换用于设定目标增压的映射，但用于设定目标增压的映射也可以只是重视响应的映射。在存在排气净化催化剂的预热的要求的情况下，将根据该映射获得的目标增压的值修正为更小的值较好。更优选的是，依据要求效率的值，修正根据该映射获得的目标增压的值较好。

作为增压控制用促动器，除了WGV以外，还可以使用涡轮的可变气门。

附图标记说明

2、节气门；4、废气旁通阀；10、控制装置；12、目标空气量确定部；14、目标进气压确定部；16、目标节气门开度确定部；18、节气门控制部；20、目标增压确定部；22、增压控制部。

Claims (2)

1.一种带涡轮增压器的内燃机的控制装置，其能够利用促动器的操作主动控制涡轮的转速，其特征在于，

该带涡轮增压器的内燃机的控制装置包括目标空气量确定机构、目标进气压确定机构、目标增压确定机构、节气门控制机构和增压控制机构，

所述目标空气量确定机构取得对所述内燃机的要求扭矩，根据所述要求扭矩确定目标空气量，

所述目标进气压确定机构根据所述目标空气量确定目标进气压，

所述目标增压确定机构根据所述目标进气压确定目标增压，

所述节气门控制机构根据所述目标进气压和实际增压，操作节气门，

所述增压控制机构按照所述目标增压操作所述促动器，

所述目标增压确定机构在有对配置在所述内燃机的排气通路内的排气净化催化剂进行预热的要求的情况下，与没有所述要求的情况相比，使相对于相同目标进气压的目标增压确定值变小。

2.根据权利要求1所述的带涡轮增压器的内燃机的控制装置，其特征在于，

所述目标增压确定机构具有对相同目标进气压给予比较大的值的目标增压的映射以及对相同目标进气压给予比较小的值的目标增压的映射，依据所述要求的有无，切换用于确定所述目标增压的映射。

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