CN104093956B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的内燃机的控制装置，根据大气压比规定值高还是低，将决定内燃机负荷率与节气门开度的关系的稳态特性，在高大气压时稳态特性与低大气压时稳态特性之间进行切换。该低大气压时稳态特性，以下述方式设定，即，在中负荷率区域，与高大气压时稳态特性相比，对应于同一个内燃机负荷率的节气门开度被设定得小，并且，在比该中负荷率区域高的高负荷率侧的区域，以内燃机负荷率向满负荷变得越高，节气门开度变得越大的方式进行设定。上述控制装置，在低大气压下，在没有提出以高响应的吸气量的增加要求的情况下，参照低大气压时稳态特性，计算出对应于目标内燃机负荷率的目标节气门开度，另一方面，在低大气压下提出高响应的吸气量的增加要求的情况下，以变成比按照上述方式计算出的目标节气门开度大的值的方式，设定目标节气门开度。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，特别是，涉及带有增压器的内燃机的控制装置，所述增压器配备有涡轮增压器和废气旁通阀，所述废气旁通阀用于对绕过该涡轮增压器的涡轮机的排气旁通通路。
背景技术
过去，例如，在专利文献1中，公开了带有涡轮增压器的内燃机的控制装置，其中，所述涡轮增压器配备有用于对绕过涡轮机的排气旁通通路进行开闭的废气旁通阀。在这种过去的控制装置中，在加速踏板被操作到了规定的操作量时，将节气门打开到实质上的全开位置。而且，当加速踏板被操作到了比上述规定的操作量大的开度时，通过废气旁通阀的开度调整，控制增压，以便获得与检测出来的加速踏板的操作量和发动机转速相对应的目标增压。
不过，在配备有涡轮增压器的内燃机中，在高原等大气压低的状态下，与大气压高的状态(例如，一个大气压的标准状态)相比，在获得同等的吸入空气量(内燃机负荷率)的状态下的涡轮增压器的压缩机的压力比(出口压力/入口压力)变高。即，在大气压低的状况下，与大气压高的状态相比，由获得同等的增压时的涡轮增压器产生的进气压力的控制范围变大。另外，一般地，由涡轮增压器进行的吸入空气量控制的响应性比由节气门进行的吸入空气量控制的响应性低。
根据上述专利文献1记载的技术，在加速踏板被操作到了比上述规定操作量大的开度的情况下，利用废气旁通阀的开度调整来控制增压(吸入空气量)。即，在这种情况下，由于不能确保由节气门产生的吸入空气量(进气管压力)的控制量，所以，实施依存于响应性低的涡轮增压器的吸入空气量控制。在低大气压下，与标准状态相比，为了获得相同的吸入空气量(内燃机负荷率)所需要的节气门开度变大。因此，在低大气压下，产生进行依存于涡轮增压器的吸入空气量控制的必要的负荷率区域，与标准状态相比会变大。其结果是，在低大气压下，与标准状态相比，加速时的吸入空气量的响应性容易降低。
另外，作为与本发明相关的文献，包含上述文献在内，本申请人还知道下面所记载的文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5－141258号公报
专利文献2：日本特开2010－14050号公报
专利文献3：日本特开2006－152821号公报
专利文献4：日本特开2006－125352号公报
专利文献5：日本特开2004－124745号公报
专利文献6：日本特开平9－53457号公报
专利文献7：日本特开2002－213247号公报
发明内容
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的是提供一种内燃机的控制装置，所述内燃机的控制装置，在配备有涡轮增压器和对绕过该涡轮增压器的涡轮机的排气旁通通路进行开闭的废气旁通阀的情况下，可以提高在低大气压下加速时的吸入空气量的响应性。
本发明是一种内燃机的控制装置，配备有：涡轮增压器、节气门、排气旁通通路、废气旁通阀、稳态特性切换机构、第一节气门控制机构、第二节气门控制机构和WGV控制机构。
涡轮增压器配备有压缩机和涡轮机，所述压缩机配置于进气通路，对吸入空气进行增压，所述配置于排气通路，借助废气能量进行工作。
节气门配置于所述进气通路，调整吸入空气量。
排气旁通通路构成为在所述涡轮机的上游侧从所述排气通路分支，在所述涡轮机的下游侧与所述排气通路再次汇合。
废气旁通阀构成为能够开闭所述排气旁通通路。
稳态特性切换机构，作为决定稳定状态下的内燃机负荷率与节气门开度的关系的稳态特性，具有在大气压比规定值高的高大气压下使用的高大气压时稳态特性和在大气压为所述规定值以下的低大气压下使用的低大气压时稳态特性，所述稳态特性切换机构根据大气压是否比所述规定值高，在所述高大气压时稳态特性和所述低大气压时稳态特性之间切换所述稳态特性。
在提出了以比规定速度低的变化速度使吸入空气量增加的要求的情况下，第一节气门控制机构控制节气门开度，以使该节气门开度变成基于由所述稳态特性切换机构选择的所述高大气压时稳态特性或所述低大气压时稳态特性与在该情况下的目标内燃机负荷率所获得的目标节气门开度。
在所述低大气压下提出了以所述规定速度以上的变化速度使吸入空气量增加的要求的情况下，第二节气门控制机构控制节气门开度，以使该节气门开度变成比基于由所述稳态特性切换机构选择的所述低大气压时稳态特性和在该情况下的目标内燃机负荷率所获得的值大的目标节气门开度。
所述低大气压时稳态特性被以下述方式设定，即，在中负荷率区域，与所述高大气压时稳态特性相比，对应于同一内燃机负荷率的节气门开度被设定得小，并且，在比所述中负荷率区域高的负荷率一侧的区域，内燃机负荷率向着满负荷变得越高，则节气门开度变得越大。
进而，WGV控制机构，在使用所述低大气压时稳态特性的状况下，伴随着在所述中负荷区域，与所述高大气压时稳态特性相比将对应于同一内燃机负荷率的节气门开度控制成小的开度，将所述废气旁通阀的开度控制成关闭侧的值。
根据本发明，根据大气压是否比上述规定值高，在高大气压时稳态特性与低大气压时稳态特性之间，切换确定了内燃机负荷率与节气门开度的关系的稳态特性。并且，在低大气压下，在没有提出上述规定速度以上的吸入空气量的增加要求的情况下，根据低大气压时稳态特性来控制节气门开度。借此，在从中负荷率到高负荷率的区域，确保由节气门产生的吸入空气量(进气管压力)的控制量。因此，在之后提出了上述规定速度以上的吸入空气量的增加要求的情况下，可以利用被确保的节气门产生的控制量来控制吸入空气量。从而，如果是在没有上述低大气压时稳态特性的情况下，则在向响应性低的涡轮增压器的吸入空气量的控制依存度变高的低大气压下，通过由响应性相对高的节气门产生的吸入空气量的控制，可以提高从中负荷率向高负荷率区域的加速时的吸入空气量的响应性。
另外，本发明的所述第二节气门控制机构，也可以在扩大节气门开度时，限制所述节气门的动作速度不超过规定的上限值。
借此，不会由于过剩的动作速度下的节气门开度的扩大而导致加速初期的压缩机出口压力的降低，在有吸入空气量的增加要求时，作为吸入空气量的响应速度，可以以最快的速度将压缩机出口压力及节气门下游压力向目标值提升。
在中负荷率区域，本发明中的所述低大气压时稳态特性也可以被设定成内燃机负荷率变得越高则节气门开度变得越小。
借此，在上述中负荷率区域以上的区域，可以更大地确保由节气门产生的吸入空气量(进气管压力)的控制量。从而，在低大气压下，在提出了在上述规定速度以上的吸入空气量的增加要求时，可以进一步提高吸入空气量的响应性。
附图说明
图1是说明本发明的实施方式1的内燃机的系统结构用的模式图。
图2是说明与低大气压下的加速时的吸入空气量的响应性有关的课题用的图，是表示为了与图3所示的本发明的实施方式1中的稳态特性的设定进行对比而参照的稳态特性的图。
图3是说明在本发明的实施方式1中，根据大气压的高低来切换的两种负荷率－节气门稳态特性以及负荷率－WGV稳态特性用的图。
图4是在本发明的实施方式1中执行的程序的流程图。
图5是说明在低大气压下提出了高响应性下的吸入空气量的增加要求的情况下，在本发明的实施方式2中实施的控制用的时间图。
图6是表示在本发明的实施方式3中使用的、负荷率－节气门稳态特性及负荷率－WGV稳态特性的图。
具体实施方式
实施方式1.
[系统结构的说明]
图1是说明本发明的实施方式1的内燃机10的系统结构用的模式图。本实施方式的系统配备有火花点火式的内燃机(例如，汽油发动机)10。在内燃机10的气缸内形成燃烧室12。进气通路14及排气通路16与燃烧室12连通。
在进气通路14的入口附近安装有空气滤清器18。在空气滤清器18的下游附近，设置有输出与被吸入进气通路14的空气的流量相对应的信号的空气流量计20。在空气流量计20的下游，设置有涡轮增压器22的压缩机22a。空气压缩机22a经由连接轴(图中省略)成一体地连接到配置在排气通路16上的涡轮机22b上。
在压缩机22a的下游，设置有冷却被压缩的空气的中间冷却器24。在中间冷却器24的下游，设置有电子控制式的节气门26。在节气门26的附近，安装有检测节气门开度用的节气门开度传感器28。另外，在节气门26的上游侧，在压缩机22a(以及中间冷却器24)的下游侧的进气通路14中，安装有检测该部位处的进气压力(节气门上游压力)的节气门上游压力传感器30，在节气门26的下游侧的进气通路14(进气歧管的汇集部(平衡箱部))，安装有检测该部位处的进气压力(节气门下游压力)的节气门下游压力传感器32。
对于内燃机10的各个气缸，分别设置有将燃料喷射到气缸内用的燃料喷射阀34和将混合气体点火用的点火装置36。另外，在排气通路16上连接有排气旁通通路38，所述排气旁通通路38构成为在比涡轮机22b靠上游侧的部位从排气通路16分支，在比涡轮机22b靠下游侧与排气通路16再次汇合。在排气旁通通路38的途中，设置有能够开闭排气旁通通路38的废气旁通阀(WGV)40。这里，WGV40以能够利用电动机(图中省略)调整成任意开度的方式构成。
进而，图1所示的系统配备有ECU(Electronic Control Unit：电子控制装置)50。在ECU50上，除了上述空气流量计20、节气门开度传感器28、节气门上游压力传感器30以及节气门下游压力传感器32之外，还连接有检测发动机转速或曲柄角度用的曲柄角传感器52、检测发动机冷却水温度用的水温传感器54等用于检测内燃机10的运转状态的各种传感器。另外，在ECU50上分别连接有检测大气压用的大气压传感器56、以及检测搭载内燃机10的车辆的加速踏板的踩下量(加速器开度)用的加速器开度传感器58。另外，在ECU50上连接有用于控制上述节气门26、燃料喷射阀34、点火装置36及WGV40等内燃机10的运转状态的各种促动器。ECU50基于上述各种传感器的输出，按照规定的程序使各种促动器动作，由此，控制内燃机10的运转状态。
[关于低大气压下的加速时的吸入空气量的响应性的课题]
图2是说明与在低大气压下的加速时的吸入空气量的响应性有关的课题用的图，是表示为了与本实施方式中的稳态特性的设定(参照后面描述的图3)进行对比而参照的稳态特性的图。更具体地说，图2是规定的发动机转速时的图。图2(A)是表示在低大气压下的内燃机负荷率KL与进气管压力(节气门上游压力及节气门下游压力)之间的稳态特性的图。图2(B)是表示内燃机负荷率KL与WGV开度之间的稳态特性(下面，简单地称为“负荷率－WGV稳态特性”)的图。图2(C)是表示内燃机负荷率KL与节气门开度之间的稳态特性(下面，简单地称为“负荷率－节气门稳态特性”)的图。另外，图2中的虚线表示的波形是大气压处于标准状态(大致1大气压)时的波形，该图中用实线表示的波形是大气压比标准状态低的低大气压状态的波形。另外，这里所说的内燃机负荷率KL，是现在的吸入空气量相对于与各发动机转速相对应的吸入空气量的最大值(满负荷时的吸入空气量)的比率，可以基于吸入空气量和发动机转速来计算。
如图2(C)中的“虚线”所示，在标准状态下的负荷率－节气门稳态特性被设定成，随着从极低负荷率区域向高负荷率侧转移，节气门开度(这里，作为一个例子，以恒定的变化率)向全开开度(控制上的最大开度)变大，并且，在达到了全开开度之后，节气门开度以全开开度变成恒定。另一方面，如图2(B)中的“虚线”所示，标准状态下的负荷率－WGV稳态特性，在节气门开度比全开开度小的低负荷率侧的区域，WGV开度成为规定的最大开度(WGV开度的规定的控制范围中的最大值)，并且，在节气门开度变成了全开开度之后的高负荷率侧的区域，通过将WGV开度控制成小(关闭侧)的开度，能够利用WGV开度的控制，获得实现各个内燃机负荷率KL的吸入空气量。
对于与标准状态相比大气压低的低大气压条件，基于与上述标准状态下的稳态特性相同的考虑设定的稳态特性，如下面所述。即，在低大气压下利用节气门26调整吸入空气量的情况下，为了获得与标准状态相同的吸入空气量(内燃机负荷率KL)，与标准状态相比，有必要将节气门开度开得大。因此，如图2(C)中由“实线”所示，在低大气压下的负荷率－节气门稳态特性的低负荷率侧的区域，以比标准状态高的变化率，随着内燃机负荷率KL变高，将节气门开度控制为向全开开度变大。其结果是，节气门开度到达全开开度的内燃机负荷率KL与标准状态相比变成低负荷率侧的值。并且，与此相伴，如图2(B)中由“实线”所示，在低大气压下的负荷率－WGV稳态特性中，控制WGV开度，以便从比标准状态低的内燃机负荷率KL开始关闭。
在低大气压下具有上述稳态特性的情况下，如图2(A)所示，节气门下游压力伴随着与内燃机负荷率KL的增加相伴的节气门开度的扩大或者WGV开度的减少而上升。另一方面，这种情况下的节气门上游压力，由于在直到节气门开度变成全开开度的区域，WGV40被充分地打开，不进行增压，所以，以这种情况下的大气压值恒定地推移。之后，开始增压，以与节气门下游压力基本上相等的值，伴随着内燃机负荷率KL的上升而上升。另外，节气门上游压力及下游压力相对于这样的内燃机负荷率KL的稳态特性，在标准大气压下，虽然其值也有所不同，但是，其倾向是一样的。
另外，在如本实施方式的内燃机10这样的配备有涡轮增压器的内燃机中，在高原等大气压低的状态下，与大气压高的状态(标准状态)相比，在获得同等的吸入空气量(内燃机负荷率KL)的状态下的涡轮增压器的压缩机的压力比(出口压力/入口压力)变高。即，在大气压低的状况下，与标准状态相比，获得同等的增压时的涡轮增压器产生的进气压力的控制范围变大。另外，一般地，由涡轮增压器进行的吸入空气量控制的响应性，比由节气门进行的吸入空气量控制的响应性低。
根据上述图2所示的负荷率－节气门稳态特性设定，在比节气门开度达到了全开开度的内燃机负荷率KL高的高负荷率侧的区域，利用WGV40的开度调整控制吸入空气量(增压)。即，在上述稳态特性中，在比节气门开度达到全开开度时的内燃机负荷率KL高的高负荷率侧的区域，由于不能确保由节气门26产生的吸入空气量(进气管压力)的控制量，所以，实施依存于响应性低的涡轮增压器22的吸入空气量控制。在低大气压下，如图2所示，与标准状态相比，产生进行依存于涡轮增压器22的吸入空气量控制的需要的负荷率区域，与标准状态相比会变大。因此，在低大气压下，与标准状态相比，加速时的吸入空气量的响应性容易降低。
[实施方式1的特征的负荷率-节气门稳态特性及负荷率－WGV稳态特性的设定]
图3是说明在本实施方式1中，根据大气压的高低切换的两种负荷率－节气门稳态特性极负荷率－WGV稳态特性用的图。更具体地说，图3是规定的发动机转速。图3(A)是表示在低大气压下的内燃机负荷率KL和进气管压力(节气门上游压力及节气门下游压力)之间的稳态特性的图。图3(B)是表示负荷率－WGV稳态特性的图。图3(C)是表示负荷率－节气门稳态特性的图。另外，图3中的虚线表示的波形是大气压处于标准状态(大致1个气压)时的波形，该图中用实线表示的波形，是大气压比标准状态低的低大气压状态的波形。图3(B)及(C)所示的稳态特性，是根据发动机转速变化的稳态特性。因此，在本实施方式中，作为这些稳态特性，设定的倾向本身，对于规定的发动机转速的每一个具有和下述图3相同的倾向。
如图3中虚线所示，在大气压比规定值高的状态(标准状态)中的负荷率－节气门稳态特性(下面，有时称为“节气门的高大气压时稳态特性”)以及负荷率－WGV稳态特性(WGV的高大气压时稳态特性)与图2所示的相同。
另一方面，在大气压变成上述规定值以下的低大气压状态下的负荷率－节气门稳态特性(下面，有时称之为“节气门的低大气压时稳态特性”)，如图3(C)所示，在中负荷率区域(KL1～KL3)，与节气门的高大气压时稳态特性相比，对应于同一内燃机负荷率KL的节气门开度被设定得小。进而，节气门的低大气压时稳态特性设定为，与该中负荷率区域相比，在高负荷率侧的区域(KL3～KL4(100％))，内燃机负荷率KL越向满负荷(KL4)变高，节气门开度越向全开开度越变大。更具体地说，在图3所示的一个例子中，在中负荷率区域(KL1～KL3)中的节气门开度被设定成比全开开度小的规定的恒定开度TA1。另外，在比内燃机负荷率KL1低的低负荷率区域，与标准状态相比，在低大气压时，节气门开度相对于内燃机负荷率KL的变化率被设定得高的理由，如前面已经描述过的那样，是因为为了获得和标准状态相同的吸入空气量(内燃机负荷率KL)，与标准状态相比，有必要将节气门开度控制成大的开度。
另外，在WGV的低大气压时稳态特性中，被设定成：在节气门开度的调整被中止的中负荷率区域(KL1～KL3)的低负荷率侧的端部(KL1)，与WGV的高大气压时稳态特性相比，以从低负荷率侧的内燃机负荷率KL起开始关闭WGV40。另外，在中负荷率区域(KL1～KL3)中的WGV开度，在节气门开度恒定的情况下，随着内燃机负荷率KL变高而被更大地关闭。这是为了利用节气门的低大气压时稳态特性，补充比标准状态不足的吸入空气量。另外，在比该中负荷率区域高的高负荷率侧的区域(KL3～KL4)的WGV开度，被设定成内燃机负荷率KL3时的值(从压缩机22a的喘振线开始的规定的值)变成大致恒定。
在使用节气门及WGV的低大气压时稳态特性的情况下的节气门下游压力，如图3(A)所示，伴随着与内燃机负荷率KL的增加相伴的节气门开度的扩大或者WGV开度的减少而上升。另一方面，这种情况下的节气门上游压力，由于直到达到WGV40开始关闭的内燃机负荷率KL1为止，不进行增压，所以，在这种情况下的大气压值恒定地推移。之后，伴随着WGV40被持续关闭，涡轮机转速变成更高的状态，进行增压。即，根据本设定，在与比全开开度小的节气门开度TA1相对应的内燃机负荷率KL1，与内燃机负荷率KL的增大相应的节气门开度的扩大被中止，并且，通过WGV40开始被关闭，与上述图2所示的设定不同，在节气门上游压力和节气门下游压力之间，确保有意义的差异。
另外，在图3所示的例子中，在中负荷率区域(KL1～KL3)，由于代替节气门26的开度调整变成伴随着内燃机负荷率KL的增大而关闭WGV40的设定，所以，节气门上游压力和节气门下游压力之差被维持。另外，在比中负荷率区域(KL1～KL3)高的高负荷率侧的区域，节气门上游压力也伴随着内燃机负荷率KL的增大而上升。但是，由于WGV开度大致恒定，并且，节气门26被打开，所以，与中负荷率区域(KL1～KL3)相比，在该区域的节气门上游压力伴随着内燃机负荷率KL的增大而缓慢地上升。另外，在该区域，由于具有伴随着内燃机负荷率KL的增大而使节气门26向全开开度打开的设定，所以，伴随着节气门开度的扩大，节气门上游压力与节气门下游压力之差变小。
如上所述，根据本实施方式的节气门及WGV的低大气压时稳态特性，如果是使用上述图2所示的稳态特性时，则在从节气门开度变成全开开度的中负荷率起的高负荷率的区域，可以确保节气门上游压力和节气门下游压力的有意义的差异，即，确保由节气门26进行的吸入空气量(进气管压力)的控制量。另外，根据该低大气压时稳态特性，与高大气压时稳态特性相比，从更低的负荷率侧的区域的使用时起，可以将涡轮机转速变成高的状态。
在本实施方式中，在提出了以比规定速度低的变化速度使吸入空气量增加的要求的情况下(缓慢加速要求时)，根据大气压是否比规定值高，切换所使用的节气门及WGV的稳态特性。具体地说，在大气压比上述规定值高的高大气压标准状态)下，选择节气门及WGV的高大气压时稳态特性(图3中用虚线表示的波形)，在大气压变成上述规定值以下的低大气压下，选择节气门及WGV的低大气压时稳态特性(图3中用实线表示的波形)。另外，在提出了比上述规定速度低的变化速度使吸入空气量增加的要求的情况下(缓慢加速要求时)，参照被选择的高大气压时或者低大气压时的稳态特性，计算出与这次的加速时的目标内燃机负荷率(目标吸入空气量)相对应的目标节气门开度及目标WGV开度。并且，控制节气门26及WGV40，以获得这些目标节气门开度及目标WGV开度。
另一方面，在本实施方式中，在提出了以上述规定速度以上的变化速度使吸入空气量增加的要求的情况下(急加速要求时)，在大气压变成上述规定值以下的低大气压下，作为与这次的加速时的目标内燃机负荷率(目标吸入空气量)相对应的值，作为比参照节气门的低大气压时稳态特性取得的节气门开度大的值，计算目标节气门开度。另外，在这种情况下的目标WGV开度，参照WGV的低大气压时的稳态特性，作为对应于这次的加速时的目标内燃机负荷率(目标吸入空气量)的值被计算出来。
图4是表示为了实现上述节气门及WGV控制，在本实施方式1中ECU50实施的控制程序的流程图。另外，本程序每隔规定的控制周期反复实施。
在图4所示的程序中，首先，检测表示搭载内燃机10的车辆的状态以及发动机状态的各种参数(步骤100)。具体地说，在本步骤100中，利用上述图1中所示的各种传感器及省略了图示的各种传感器，关于车辆状态，取得车速以及作为来自于驾驶员的要求信息的加速器开度及变速器(图中省略)的换档位置等。另外，作为发动机状态，取得发动机转速、吸入空气量、发动机冷却水温度以及压缩比等。
其次，利用大气压传感器56，判定大气压是否比规定值高(步骤102)。其结果是，在判定为大气压比上述规定值高的情况下，即，例如，在大气压为标准状态的情况下，基于加速器开度和发动机转速，计算目标内燃机负荷率(目标吸入空气量)(步骤104)。
其次，利用在上述步骤104中计算出的目标内燃机负荷率、和节气门以及WGV的高大气压时稳态特性(图3中用虚线表示的波形)，分别计算出目标节气门开度及目标WGV开度(步骤106)。接着，根据计算出的目标节气门开度及目标WGV开度，分别控制节气门26以及WGV40(步骤108)。
另一方面，在上述步骤102中判定为大气压在变成上述规定值以下的低大气压状态的情况下，接着，判定是否有在上述规定速度以上使吸入空气量增加的要求(步骤110)。具体地说，本步骤110的判定，综合地进行加速踏板的踩下量以及踩下速度、以及变速器的换档位置等的判断。
在上述步骤110的判定不成立的情况下，即，没有要求高响应下的吸入空气量的增加的情况下(在提出缓慢加速要求的情况下)，基于加速器开度和发动机转速，计算目标内燃机负荷率(目标吸入空气量)(步骤112)。
其次，利用在上述步骤112中计算出来的目标内燃机负荷率、和节气门及WGV的低大气压时稳态特性(图3中用实线表示的波形)，分别计算出目标节气门开度及目标WGV开度(步骤114)。接着，根据计算出的目标节气门开度及目标WGV开度，分别控制节气门26及WGV40(步骤116)。
另一方面，在上述步骤110的判定成立的情况下，即，在要求高响应下的吸入空气量的增加的情况下(提出急加速要求的情况下)，分别计算出与高响应要求相对应的目标节气门开度及目标WGV开度(步骤118)。具体地说，在本步骤118中，以变成比将这次的高响应要求时的目标内燃机负荷率代入到低大气压时稳态特性中计算出的值大的值的方式，计算目标节气门开度。例如，作为目标节气门开度，取得全开开度。对于目标WGV开度，通过将这次的高响应要求时的目标内燃机负荷率代入到低大气压时稳态特性中，计算出来。但是，在这种情况下取得的目标WGV开度，在与这次的目标内燃机负荷率的关系中，如果是在低大气压时稳态特性上相对于压缩机振喘具有余量的状态，则也可以是能够避免压缩机振喘的最小开度。其次，根据计算出的目标节气门开度及目标WGV开度，分别控制节气门26以及WGV40(步骤120)。
根据上面说明的图4所示的程序，根据大气压是否比上述规定值高，作为节气门及WGV的稳态特性，选择高大气压时稳态特性或者低大气压时稳态特性。并且，在低大气压下，在没有提出高响应的吸入空气量的增加要求的情况下，根据低大气压时稳态特性，控制节气门开度及WGV开度。借此，在从中负荷率起的高负荷率区域中，确保由节气门26进行的吸入空气量(进气管压力)的控制量。因此，在之后提出了高响应下的吸入空气量的增加要求的情况下，可以利用被确保的由节气门26进行的控制量，控制吸入空气量。借此，如果是在没有上述低大气压时稳态特性的情况下，则在响应性低的向涡轮增压器22的吸入空气量的控制依存度变高的低大气压下，借助由相对的响应性高的节气门26进行的吸入空气量的控制，可以提高从中负荷率向高负荷率区域的加速时的吸入空气量的响应性。
另外，根据上述程序，在大气压比上述规定值高的状态(标准状态等)下，与低大气压不同，不实施为了确保由节气门进行的吸入空气量的控制量的稳态特性的设定、以及利用该设定的控制。在低大气压下的上述高响应下的吸入空气量的增加要求时的控制，是脱离油耗性能变得最佳的工作点的控制。因此，在本实施方式中，这样的控制，限定于对吸入空气量的响应性影响大的低大气压时实施。这样，在本实施方式中，在利用节气门开度及WGV开度的吸入空气量的控制中，一般地要考虑到能够使从油耗性能最佳的工作点偏离的频度变小。
在上述实施方式1中，在低大气压下在中负荷率区域(KL1～KL3)中使用的节气门开度，被设定在规定的恒定开度TA1。另外，在这样的低大气压下，通过进一步减小上述中负荷率区域中的节气门开度(并且，与此对应地，通过进一步减小WGV开度)，加大节气门上游压力与节气门下游压力之差，可以确保由节气门26进行的吸入空气量的控制量更大。但是，过大地确保该控制量，造成过分地确保吸入空气量的响应性的结果，并且，由于将节气门26关闭得太大会引起油耗性能的恶化。因此，为了不过剩地确保在低大气压下的吸入空气量的响应性，例如，也可以将在低大气压下在上述中负荷率区域使用的节气门开度设定成，内燃机负荷率KL(吸入空气量)变得越高(越多)则变得越大，以便节气门26的前后的压力比(压力下降率)以规定值(优选地，现在的大气压/标准大气压)变成恒定。
另外，在上述实施方式1中，根据大气压是否比上述规定值高，分开使用高大气压时稳态特性以及低大气压时稳态特性两种稳态特性。但是，在本发明中，在低大气压下使用的低大气压时稳态特性，并不局限于单一设定的稳态特性。即，本发明的低大气压时稳态特性，例如，可以是被设定成在低大气压下，在大气压低的情况下，与大气压高的情况相比，以中负荷率区域中的节气门开度变得更小的方式阶梯式地变化的开度，或者，也可以是在低大气压下，以大气压越低在中负荷率区域中的节气门开度变得越小的方式连续地设定的开度。
另外，在上述实施方式1中，ECU50通过根据上述步骤102的判定结果择一地实施上述步骤106及114的处理中的一种处理，实现本发明中的“稳态特性切换机构”，ECU50通过实施上述步骤104～108或者上述步骤110～116的处理，实现本发明中的“第一节气门控制机构”，ECU50在上述步骤110的判定成立的情况下，通过实施上述步骤118及120的处理，实施本发明中的“第二节气门控制机构”，并且，ECU50通过实施上述步骤104～180或者上述步骤118～120的处理，实现本发明中的“WGV控制机构”。
实施方式2.
其次，参照图5对于本发明的实施方式2进行说明。
本实施方式的系统，作为前提，配备有图1所示的硬件，实施和上述实施方式1同样的控制。而且，在本实施方式中，根据需要，进行下面所示的节气门26的动作速度的限制。
图5是说明在低大气压下提出了高响应下的吸入空气量的增加要求的情况下，在本发明的实施方式2中实施的控制用的流程图。
根据上述实施方式1中的低大气压时的控制，在提出了高响应下的吸入空气量的增加要求时，通过利用被确保的节气门26进行的吸入空气量(进气管压力)的控制量，可以谋求提高吸入空气量的响应性。
但是，当在高响应下的吸入空气量的增加要求时，打开节气门26的速度过快时，如下面所述，吸入空气量的响应速度反而会恶化。即，如图5(D)所示，在检测出了要求急加速的加速踏板的踩下的情况下，为了最快地到达图5(A)中的虚线表示的目标平衡箱压力(节气门下游压力)，如图图5(C)中的细的实线以及图5(B)所示，当以最高的动作速度控制节气门开度及WGV开度时，会产生下面的问题。
如上所述，在使节气门开度及WGV开度一起以最快的速度动作的情况下，打开节气门26的速度过快，在涡轮机转速上升之前，容易吸入压缩机22a的下游的被压缩的空气。其结果是，如图5(A)中由细的单点划线所示，在加速初期压缩机出口压力(≒节气门上游压力)会下降。并且，如图5(A)中细的实线所示，平衡箱压力(节气门下游压力)在加速初期响应性良好地上升，但是，由于增压跟不上，之后的压力上升会一度停滞。由于这种现象，吸入空气量的响应速度反而会恶化。
因此，在本实施方式中，在低大气压下提出了高响应下的吸入空气量的增加要求的情况下，限制节气门26的动作速度不超过规定的上限值。具体地说，为了不招致由于节气门26快速打开而引起的上述压缩机出口压力的降低，如图5(C)中的粗实线所示，限制节气门26的动作速度。
根据以上说明的本实施方式的控制，如图5(A)中由粗的单点划线及粗实线所示，不招致加速初期的压缩机出口压力的降低，在吸入空气量的增加要求时，作为吸入空气量的响应速度，可以将压缩机出口压力及平衡箱压力最快速地向目标值提升。
实施方式3.
其次，参照图6对于本发明的实施方式3进行说明。
图6是表示在本发明的实施方式3中使用的、负荷率－节气门稳态特性及负荷率－WGV稳态特性的图。另外，本实施方式的系统，除了参照图6在后面描述的方面之外，与上述实施方式1的系统相同。
在上述实施方式1(以及2)中，在低大气压下，在中负荷率区域(KL1～KL3)中使用的节气门开度，被设定为规定的恒定开度TA1。与此相对，在本实施方式中，在低大气压下，在该中负荷率区域中使用的节气门开度，如图6(C)中的粗实线所示，被设定成内燃机负荷率KL变得越高则变得越小。
另外，与此相伴，WGV开度如图6(B)中的粗实线所示，在比满负荷时(KL4)低的低负荷率侧的内燃机负荷率KL3，被设定成以比上述实施方式1小的(关闭侧的)值获得最小开度。更具体地说，在上述中负荷率区域中的WGV开度，向着内燃机负荷率KL3时的最小开度、内燃机负荷率KL变得越高则变得越小。并且。被设定成在比该中负荷率区域高的高负荷率侧的区域，内燃机负荷率KL变得越高，WGV开度变得越大。
根据以上说明的稳态特性的设定，在低大气压下在中负荷率区域(KL1～KL3)中使用的节气门开度，内燃机负荷率KL变得越高，则变得越小。中负荷率区域(KL1～KL3)主要是由WGV开度调整内燃机负荷率KL(吸入空气量)的区域。因此，根据本实施方式的设定，与上述实施方式1的设定相比，如图6(A)所示，在上述中负荷率区域以上的区域，可以更大地确保由节气门26产生的吸入空气量(进气管压力)的控制量。借此，在低大气压下提出了在高响应下增加吸入空气量的要求时，可以进一步提高吸入空气量的响应性。
附图标记说明
10 内燃机
12 燃烧室
14 进气通路
16 排气通路
18 空气滤清器
20 空气流量计
22 涡轮增压器
22a 涡轮增压器的压缩机
22b 涡轮增压器的涡轮机
24 中间冷却器
26 节气门
28 节气门开度传感器
30 节气门上游压力传感器
32 节气门下游压力传感器
34 燃料喷射阀
36 点火装置
38 排气旁通通路
40 废气旁通阀(WGV)
50 ECU(电子控制装置)
52 曲柄角传感器
54 水温传感器
56 大气压传感器
58 加速器开度传感器

Claims (3)

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，配备有：涡轮增压器、节气门、排气旁通通路、废气旁通阀、稳态特性切换机构、第一节气门控制机构和第二节气门控制机构，
所述涡轮增压器配备有压缩机和涡轮机，所述压缩机配置于进气通路，对吸入空气进行增压，所述涡轮机配置于排气通路，借助废气能量进行工作，
所述节气门配置于所述进气通路，调整吸入空气量，
所述排气旁通通路在所述涡轮机的上游侧从所述排气通路分支，在所述涡轮机的下游侧与所述排气通路再次汇合，
所述废气旁通阀能够开闭所述排气旁通通路，
作为决定稳定状态下的内燃机负荷率与节气门开度的关系的稳态特性，具有在大气压比规定值高的高大气压下使用的高大气压时稳态特性和在大气压为所述规定值以下的低大气压下使用的低大气压时稳态特性，所述稳态特性切换机构根据大气压是否比所述规定值高，在所述高大气压时稳态特性和所述低大气压时稳态特性之间切换所述稳态特性，
在提出了以比规定速度低的变化速度使吸入空气量增加的要求的情况下，所述第一节气门控制机构控制节气门开度，以使该节气门开度变成基于由所述稳态特性切换机构选择的所述高大气压时稳态特性或所述低大气压时稳态特性与在该情况下的目标内燃机负荷率所获得的目标节气门开度，
在所述低大气压下提出了以所述规定速度以上的变化速度使吸入空气量增加的要求的情况下，所述第二节气门控制机构控制节气门开度，以使该节气门开度变成比基于由所述稳态特性切换机构选择的所述低大气压时稳态特性和在该情况下的目标内燃机负荷率所获得的值大的目标节气门开度，
所述低大气压时稳态特性被以下述方式设定，即，在中负荷率区域，与所述高大气压时稳态特性相比，对应于同一内燃机负荷率的节气门开度被设定得小，并且，在比所述中负荷率区域高的负荷率一侧的区域，内燃机负荷率向着满负荷变得越高，则节气门开度变得越大，
所述内燃机的控制装置还配备有废气旁通阀控制机构，在使用所述低大气压时稳态特性的状况下，伴随着在所述中负荷率区域，与所述高大气压时稳态特性相比将对应于同一内燃机负荷率的节气门开度控制成小的开度，将所述废气旁通阀的开度控制成关闭侧的值。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在扩大节气门开度时，所述第二节气门控制机构限制所述节气门的动作速度不超过规定的上限值。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在所述中负荷率区域，所述低大气压时稳态特性被设定成内燃机负荷率变得越高则节气门开度变得越小。
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