CN105164393A - 具有涡轮增压器的发动机的控制设备以及控制发动机的方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机的控制设备，所述发动机包括排气涡轮增压器，排气涡轮增压器具有排气驱动涡轮机，排气驱动涡轮机具有涡轮以及压缩机，控制设备包括：电子控制单元，其构造为基于对所述发动机的输出转矩的要求值来设定目标输出转矩；将所述发动机的所述输出转矩调整至所述目标输出转矩；以及当所述目标输出转矩比实际输出转矩大了至少预定量并且所述实际输出转矩的增加率等于或者小于预定值时，从所述实际输出转矩的增加率超过所述预定值的时刻起限制所述发动机的实际输出转矩的增加。

Description

具有涡轮增压器的发动机的控制设备以及控制发动机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于具有涡轮增压器的发动机的控制设备，以及控制该发动机的方法。

背景技术

作为安装在车辆(诸如汽车)上的一种类型的发动机，实践使用中有一种依靠排气涡轮增压器利用空气增压的发动机。在该类型的发动机中，输出转矩的增加和增压压力的增加之间存在特定关系，因为增压压力的升高响应于节流阀的打开而具有延迟，所以即使节流阀打开以便增加输出转矩，也难以很快增加输出转矩。因此，即使由于通过车辆的驾驶员增加加速器的操作量而增加要求从发动机生成的要求输出转矩值，发动机的输出转矩也未必良好响应于要求值的增加。

例如，当用于发动机的输出转矩的要求值如图6A的双点划线指示的那样增加时，打开节流阀以便根据增加的要求值来增加发动机的输出转矩。如果打开节流阀，那么紧接在打开节流阀之后，供给至燃烧室的空气和燃料增加至一定程度。但是，因为增压压力不立即增加，所以随后供给至燃烧室的空气和燃料仅逐渐增加。因此，基于燃烧室中燃料的燃烧的发动机的输出转矩初始如图6A的周期T1中的实线指示的增加，然后如周期t2中的实线指示的，输出转矩的增加停滞(即，减慢或者停止)。但是，如果随着燃料在燃烧室中燃烧使发动机速度增加以及发动机的排气的流量增加，涡轮增压器由排气驱动，如图6B指示的增压压力急速增加。如果在增压压力急速增加的情形下节流阀放置在打开状态，那么供给至燃烧室的空气和燃料的量很快增加，在图6A的周期t3中基于燃料的燃烧的发动机的输出转矩很快增加。

在日本专利申请公开2008-14281(JP2008-14281A)中，提议的是初始抑制发动机的输出转矩，以便从涡轮增压器启动的时间到涡轮增压器以良好响应操作的时间期间抑制发动机的输出转矩突然改变或变化。当应用JP2008-14281的技术时，如图6B在周期t3中指示的，在涡轮增压器示出足够响应性并且增压压力升高之前，初始抑制发动机的输出转矩(在周期t1、t2)。结果，举例来说，发动机的输出转矩如图6A的虚线指示的那样变化，输出转矩的突然改变不太可能或者不可能发生在周期t1、t2。在从周期t2至周期t3的过渡时间，发动机的输出转矩平稳增加。

如果在涡轮增压器示出足够响应性之前初始抑制发动机的输出转矩，正如JP2008-14281A描述的，发动机的输出转矩的突然改变不太可能或者不可能发生在从涡轮增压器启动的时间至涡轮增压器示出了足够响应性的时间之间的周期期间。但是，如果由于驾驶员增加了加速器的操作量，如上所述当用于发动机的输出转矩的要求值增加时输出转矩被抑制，那么随着要求值的增加，在较早周期发动机的输出转矩必然降低。在该情况下，即使驾驶员增加加速器操作量，发动机的输出转矩也不像驾驶员期望的那样增加。因此，驾驶员可能感觉输出转矩的增加变得减慢或者迟缓。

如果当用于发动机的输出转矩的要求值随着驾驶员增加加速器操作量而增加时不抑制输出转矩，那么由于输出转矩的增加的减慢，驾驶员将不会感觉不舒适或者奇怪。但是，在该情况下，当在图6B从周期t2过渡至周期t3的时间增压压力急速增加时，从周期t2中实线指示的输出转矩的增加停滞的状态起，如图6A的周期t3中实线指示的，发动机的输出转矩急速增加。结果，由于发动机的输出转矩的急速增加，驾驶员可能感觉奇怪或者不舒适。

发明内容

本发明提供了一种具有涡轮增压器的发动机的控制设备，当增压压力从输出转矩停滞的状态(或者仍几乎恒定)急速增加时，利用该控制设备，驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适，同时紧接在用于发动机的输出转矩的要求值增加之后驾驶员不太可能或者不可能感觉输出转矩的增加变得减慢。本发明还提供了一种控制发动机的方法。

根据本发明的一个方案的具有涡轮增压器的发动机的控制设备，其包括电子控制单元，其基于对发动机的输出转矩的要求值来设定目标输出转矩，并且将发动机的输出转矩调整至目标输出转矩。用于发动机的输出转矩的要求值随着通过安装有该发动机的车辆的驾驶员的加速器操作量的增加而增加。如果目标输出转矩随着输出转矩的要求值的增加而增加，发动机的输出转矩开始朝向增加目标输出转矩的方向增加。但是，在依靠排气涡轮增压器利用空气增压的发动机中，难以紧接在输出转矩开始增加之后以良好的响应性提高增压压力，在发动机速度增加之后增压压力具有急速增加的趋势，在输出转矩开始增加之后排气的流量增加。因此，在增压压力以低速率增加的同时，如上所述已经开始增加的输出转矩在初始增加至某些程度之后一度停滞，然后根据增压压力的后续急速增加而急速增加。

因为输出转矩在初始增加至某些程度之后一度停滞，同时如上所述在输出转矩开始增加之后增压压力以低速率增加，所以目标输出转矩从输出转矩偏离至较大侧。换句话说，目标输出转矩从发动机的实际输出转矩偏离至较大侧，而实际输出转矩的增加处于停滞状态(即，实际输出转矩的增加减慢或者停止)。在该情况下，电子控制单元执行转矩限制操作，以便从发动机的实际输出转矩的增加率超过预定值的时刻起限制输出转矩的增加。以这种方式，在输出转矩开始增加之后一度停滞之后，能够防止输出转矩从输出转矩随着增压压力急速增加而停滞的状态急速增加，由于输出转矩从其停滞条件急速增加，驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适。

而且，不通过转矩限制操作来限制输出转矩的增加，同时在输出转矩开始增加之后增压压力以低速率增加。因此，随着驾驶员的加速器操作量增加，在用于发动机的输出转矩的要求值增加之后的早期不限制输出转矩，即在输出转矩开始增加之后的早期不限制输出转矩。如果在该情形下限制输出转矩，那么即使驾驶员增加加速器的操作量，发动机的输出转矩不像驾驶员期望的那样增加；因此，驾驶员会感觉输出转矩增加的减慢或者停滞。但是，根据本发明的上述方案，驾驶员将不会感觉输出转矩增加的减慢。因此，当增压压力急速增加时，由于输出转矩从其停滞状态急速增加，所以驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适，同时紧接在用于发动机的输出转矩的要求值增加之后也不太可能或者不可能感觉输出转矩增加的减慢。

电子控制单元可以在转矩限制操作中通过控制节流阀的开度限制发动机的实际输出转矩的增加。如果通过改变节流阀的开度(节流阀开度)来调整发动机的输出转矩，那么响应于节流阀开度的改变，能够以高响应性调整输出转矩。因此，当如上所述通过控制节流阀开度在转矩限制操作中限制发动机的输出转矩的增加时，通过当限制输出转矩增加的操作结束时调节节流阀开度至较大值，能够以高响应性增加输出转矩。

当用于发动机的输出转矩的要求值增加同时在转矩限制操作中正在限制发动机的实际输出转矩的增加时，电子控制单元可以降低对输出转矩的增加进行的限制。如果当用于发动机的输出转矩的要求值随着驾驶员的加速器操作的量增加而增加时同时在转矩限制操作中正在限制发动机的输出转矩的增加，不减缓对输出转矩的增加的限制，则响应于加速器操作量的增加，驾驶员会感觉输出转矩增加中的减慢或者停滞。但是，在上述情形中减缓在转矩限制操作中对输出转矩的增加的限制，因此，驾驶员不太可能或者不可能感觉输出转矩增加中的减慢。

当在限制输出转矩的增加的转矩限制操作期间发动机的输出转矩达到用于发动机的输出转矩的要求值时，电子控制单元可以结束限制输出转矩的增加。在该情况下，当发动机的输出转矩达到要求值时能够适当地结束转矩限制操作，并且变得不必通过转矩限制操作来限制输出转矩的增加。

电子控制单元可以通过将目标输出转矩降低至小于用于发动机的输出转矩的要求值的值并且然后以预定增加率增加目标输出转矩，来限制发动机的输出转矩的增加。

当在限制发动机的输出转矩的增加的转矩限制操作期间用于发动机的输出转矩的要求值改变时，电子控制单元可以根据已经改变的要求值来改变目标输出转矩的增加率。当由于驾驶员的加速器操作的量增加使得增加要求值同时在转矩限制操作中正在限制发动机的输出转矩的增加时，这意味着驾驶员试图很快增加发动机的输出转矩。另一方面，当由于驾驶员的加速器操作的量降低使得要求值减小，同时在转矩限制操作中正限制发动机的输出转矩的增加时，这意味着驾驶员试图抑制发动机的输出转矩的增加。鉴于这些事实，通过当要求值增加时增加目标输出转矩的增加率，以及当要求值降低时降低目标输出转矩的增加率，如上所述能够满足驾驶员的请求。

电子控制单元可以以如下方式执行转矩限制操作。即，当目标输出转矩比发动机的实际输出转矩大了至少预定量，并且实际输出转矩的增加率等于或者小于预定值时，电子控制单元计算在经过预定时间段之后达到的增压下从发动机生成的最大转矩。电子控制单元通过监控最大转矩来确定发动机的实际输出转矩的增加率超过预定值的时刻，并且从该时刻起限制发动机的输出转矩的增加。当由连接至发动机的变速器进行的速度控制之外的控制要求发动机暂时减小转矩、同时发动机的实际输出转矩的增加被限制时，电子控制单元可以执行以下操作。即，电子控制单元可以禁止对发动机的输出转矩的增加的限制，并且电子控制单元可以基于暂时减小转矩的要求来控制发动机的输出转矩。附带提及，当通过速度控制之外的控制要求发动机转矩暂时减小时，期望基于在转矩已经减小之后的要求用良好的响应增加转矩。

如果当通过速度控制之外的控制要求发动机暂时减小转矩时、同时正如上文提到的在转矩限制操作中正在限制发动机的输出转矩的增加，不禁止限制发动机的输出转矩的增加，那么以下问题发生。即，限制输出转矩的增加将在转矩已经暂时减小之后防止以良好的响应增加发动机转矩。结果，在转矩已经暂时减小之后延迟了增加发动机的输出转矩。

使用电子控制单元，通过禁止限制发动机的输出转矩的增加，抑制了上述问题。因此，当要求发动机暂时减小转矩同时在转矩限制操作中限制发动机的输出转矩的增加时，能够在输出转矩已经减小之后以良好的响应增加发动机的输出转矩。

附图说明

下文将参考附图描述本发明的示范实施例特征、优势以及技术及工业重要性，其中类似标记指代相似元件，并且其中：

图1是示出具有涡轮增压器的发动机以及发动机的控制设备的示意图；

图2A至图2D是指示发动机的输出转矩、增压压力、和节流阀开度的改变的时序图；

图3是图示出用于执行转矩限制操作的控制例程的流程图；

图4是图示出用于在转矩限制操作中禁止限制输出转矩的增加的控制例程的流程图；

图5是指示发动机的输出转矩的改变的时序图；以及

图6A和图6B是指示发动机的输出转矩和增压压力的改变的时序图。

具体实施方式

参考图1至图3，将描述根据本发明第一实施例的具有涡轮增压器的发动机的控制设备。如图1所示，在安装在车辆上的发动机1中，排气涡轮增压器(涡轮增压器)的压缩机轮4a设置在进气通路3中，燃烧室2连接至进气通路3。此外，节流阀6打开以及关闭以便调节供给至燃烧室的空气量，节流阀6设置在进气通路3中压缩机轮4a的下游。已经通过进气通路3的空气供给至发动机1的燃烧室2，燃料的量对应于从燃料喷射阀7喷射的空气的量，并且燃料被供给至燃烧室2。然后，利用在燃烧室2中燃烧的燃料驱动发动机1，当驱动发动机1时旋转作为发动机1的输出轴的曲柄轴20。在发动机1中，通过增加供给至燃烧室2的空气量来增加输出转矩，以及根据供给的空气量来增加供给至燃烧室2的燃料量。

另一方面，燃料在燃烧室2中燃烧之后产生的排气输送至排气通路8，排气通路8连接至燃烧室2。涡轮增压器4的涡轮4b设置在排气通路8中。当流入排气通路8的排气流过涡轮4b时，涡轮4b旋转，压缩机轮4a也随着涡轮4b旋转，使得利用通过压缩机轮4a的旋转的空气增压燃烧室2。因而在依靠涡轮增压器4利用空气增压的发动机1中，增压压力(superchargingpressure/boostpressure)随着供给至燃烧室2的空气量增加以及从燃烧室2排放的排气量增加而增加。当增压压力增加时，变得更容易增加供给至燃烧室2的燃料和空气的量，使得能够很快增加发动机1的输出转矩。

使发动机1的增压压力可变的废气闸阀9设置在发动机1的排气通路8中。更具体来说，废气闸阀9放置在连接至排气通路8的旁通通路10中以便绕过涡轮增压器4的涡轮4b。调节废气闸阀9的开度以便在旁通通路10中改变排气的流动通路面积。当废气闸阀9的开度增加并且朝向涡轮4b流动的排气量降低时，发动机1的增压压力降低，而当废气闸阀9的开度降低并且朝向涡轮4b流动的排气量增加时，增压压力增加。

在安装上述发动机1的车辆上还设置有在发动机1上执行各种控制的电子控制单元21。电子控制单元21包括：CPU，其执行算法处理或者关联于上述提到的各种控制的计算；ROM，其中存储需要用于控制的程序和数据；RAM，其中暂时存储CPU的计算结果等；输入以及输出端口，信号从其接收并且生成至外侧等。

下文指示的各种传感器等连接至电子控制单元21的输入端口。传感器包括：车辆速度传感器22，其检测车辆的运行速度(车辆速度)；以及节流位置传感器23，其检测节流阀6的开度(节流阀开度)。

传感器还包括：加速器位置传感器24，其检测由车辆的驾驶员操作的加速器踏板19的操作量(加速器操作量)；以及空气流量计25，其检测通过进气通路3的空气的量。

传感器进一步包括：压力传感器26，其检测在进气通路3中在节流阀6的下游侧的压力(增压压力)；以及曲柄位置传感器27，其用于检测发动机1的曲柄轴20的旋转速度。

燃料喷射阀7的驱动电路、节流阀6的驱动电路、废气闸阀9的驱动电路等连接至电子控制单元21的输出端口。电子控制单元21基于从上述指示的各种传感器接收的检测信号来掌握操作状态，诸如发动机1的发动机速度和发动机负荷(每个发动机1的周期抽吸至燃烧室2的空气量)。基于来自曲柄位置传感器27的检测信号获得发动机速度。基于加速器位置传感器24、节流位置传感器23、空气流量计25等的检测信号从获得的发动机1的进气量计算发动机负荷，以及计算发动机速度。根据操作状态，诸如发动机1的发动机速度和发动机负荷，电子控制单元21输出命令信号至连接至输出端口的各种驱动电路。以这种方式，在发动机1中通过电子控制单元21执行燃料喷射量控制、节流阀6的开度控制、废气闸阀9的驱动控制等。

接下来，将描述通过电子控制单元21执行发动机1的输出转矩的控制。基于车辆速度、驾驶员的加速器操作量等，电子控制单元21获得需要从发动机1生成的输出转矩的要求值，然后基于要求值来设定目标输出转矩作为发动机1的输出转矩的目标值。电子控制单元21控制发动机1的增压压力以及节流阀6的开度，从而将发动机1的输出转矩向这样设定的目标输出转矩调整。在该时间，电子控制单元21作用为控制器，用于调整发动机1的输出转矩至目标输出转矩。通过调节废气闸阀9的开度实施发动机1的增压控制。

如果用于发动机1的输出转矩的要求值如图2A的双点划线L1指示的增加，例如，当驾驶员的加速器的操作量增加时，目标输出转矩如虚线L2指示的那样随着要求值增加而增加。如果当用于发动机1的输出转矩的要求值增加时目标输出转矩增加，那么发动机1的输出转矩开始朝向增加的目标输出转矩增加。更具体来说，增压压力的要求值如图2C的双点划线指示的增加，调节废气闸阀9的开度至较小值(例如，废气闸阀9放置在完全关闭状态中)以便响应于要求值的增加来增加增压压力。此外，节流阀6的开度如图2D的实线指示的增加。但是，应该注意的是，在依靠涡轮增压器4利用空气增压的发动机1中，难以在输出转矩刚刚开始增加之后就以良好的响应性提高增压压力，在发动机速度增加之后增压压力具有急速增加的趋势，并且在输出转矩开始增加之后排气的流量增加。

因此，节流阀6的开度如果如上所述增加，那么紧接在节流阀开度增加(在图2的周期t1期间)之后，供给至燃烧室2的空气的量增加至某些程度，根据空气量供给至燃烧室2的燃料的量也增加至某些程度。但是，增压压力如图2C的实线指示的不立即升高。因而，如上所述紧接在节流阀6的开度增加之后，在供给至燃烧室2的空气和燃料增加至某些程度之后，空气和燃料仅逐渐增加。因此，在如图2A的周期t1中的实线L3指示的基于燃料在燃烧室2中的燃烧使得发动机1的输出转矩增加之后，如周期t2的实线L3指示的，输出转矩的增加停滞(即，减慢或者停止)。此后，当由于燃料在燃烧室2中的燃烧使得发动机速度增加以及发动机1的排气的流量增加时，排气将驱动涡轮增压器4，如图2C的周期t3的实线指示的，增压压力急速增加。如果在增压压力急速增加的情形下节流阀6保持处于打开状态，那么供给至燃烧室2的空气和燃料的量也急速增加，如图2A的周期t3的实线L3指示的，基于燃料的燃烧使发动机1的输出转矩急速增加。

如从图2A至图2D理解到的，在用于发动机1的输出转矩的要求值(LI)随着驾驶员的加速器操作的量增加而增加之后的早期输出转矩相对急速增加，即，在输出转矩(L3)开始增加之后的早期(周期t1)；因此，驾驶员不感觉输出转矩的增加中的减慢或者停滞。但是，在图2C中从周期t2至周期t3的过渡周期中，增压压力急速增加，由此如图2A在周期t2和周期t3的实线L3指示的，发动机1的输出转矩从其停滞(即，仍几乎恒定)的状态急速增加。输出转矩从其停滞状态的急速增加引起驾驶员感觉奇怪或者不舒适。为了解决该情况，当目标输出转矩(L2)从发动机1的实际输出转矩(L3)偏离至较大侧时，电子控制单元21从输出转矩开始急速增加的时刻起限制发动机1的输出转矩的增加率，并且实际输出转矩的增加停滞。即，执行转矩限制操作，以从当发动机1的输出转矩开始急速增加的时刻起限制输出转矩的增加率。

接下来，将描述根据该实施例的发动机1的控制设备的操作。如图2B所示，在发动机1的输出转矩(LI)开始增加之后增压压力的增加变得减慢的周期(周期t1、t2)期间，输出转矩(L3)初始增加至某种程度，并且一度停滞(即，仍几乎恒定)。因此，目标输出转矩(L2)从输出转矩(L3)偏离至较大侧。换句话说，目标输出转矩从发动机1的实际输出转矩偏离至较大侧，并且实际输出转矩的增加停滞(即，减慢或者停止)。在该情况下，电子控制单元21执行转矩限制操作，以便从发动机1的输出转矩开始急速增加的时间点(从周期t2至周期t3的过渡点)起限制输出转矩的增加率。结果，如图2B的周期t3的实线L3指示的，发动机1的输出转矩逐渐增加。因此，在输出转矩开始增加之后一度停滞之后(在周期t2之后)，防止输出转矩从输出转矩的增加停滞的状态开始随着增压压力的急速增加而急速增加，由于输出转矩从其停滞状态急速增加，驾驶员不感觉奇怪或者不舒适。而且，紧接在发动机1的输出转矩开始增加(周期t1)之后，输出转矩以较高速率增加；因此，驾驶员不感觉输出转矩增加中的减慢。因此，当增压压力急速增加时，由于输出转矩从其停滞状态的急速增加，驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适，同时紧接在用于发动机1的输出转矩的要求值增加之后，驾驶员也不太可能或者不可能感觉输出转矩增加中的减慢。

电子控制单元21以如下方式执行转矩限制操作。基于例如增压压力、发动机速度、发动机负荷、废气闸阀9的开度命令值以及节流阀开度，电子控制单元21预测并且获得逐次最大转矩，作为在经过给定周期时间(例如，100ms)的时间点将实现的增压压力下能够从发动机1生成的转矩的最大值。举例来说，如此获得的逐次最大转矩会变化，如图2B的单点划线L4指示的。逐次最大转矩以与图2A的实线L3指示的输出转矩大致相同的方式变化，同时比相同转矩(L3)提前了上述指示的给定周期时间。当要求值随着驾驶员的加速器操作量增加而增加时，将图2A的实线L3指示的输出转矩朝向基于用于发动机1的输出转矩的要求值所设定的目标输出转矩(图2A的虚线L2)调整。电子控制单元21通过监控逐次最大转矩来查找发动机1的输出转矩开始急速增加的时间点(从周期t2至周期t3的过渡点)，并且从该时间点起实施操作以限制发动机1的输出转矩的增加率。

为了通过转矩限制操作实现限制发动机1的输出转矩的增加率，如图2B的虚线L2指示的，电子控制单元21在T1时刻将目标输出转矩降低至小于要求值的值(双点划线)，然后以给定增加率逐渐增加目标输出转矩。优选的是，基于用于发动机1的输出转矩的要求值(LI)的大小，以及输出转矩的增加停滞的周期(图2的周期t2)的长度，可变地设定目标输出转矩的增加率。例如，当要求值较大时，可以增加目标输出转矩(L2)的增加率。这是因为如果当要求值较大时发动机1的输出转矩(L3)以过低增加率增加的话，驾驶员可能感觉输出转矩的增加中的减慢。而且，当上文指示的周期t2较长时，可以降低目标输出转矩(L2)的增加率。这是因为当周期t2较长时，在从周期t2过渡至周期t3的时间，由于发动机的输出转矩的急速增加使得驾驶员更可能感觉不舒适。

在如图2B的虚线L2指示的目标输出转矩如此改变的情况下，限制了朝向目标输出转矩调整的发动机1的输出转矩的增加率。结果，如图2B的实线L3指示的，输出转矩逐渐增加。为了调整发动机1的输出转矩(L3)至目标输出转矩(L2)，根据目标输出转矩(L2)的改变而改变发动机1的节流阀6的开度，同时废气闸阀9的开度设定为正常时间值(在该情况下，废气闸阀9完全关闭)。更具体来说，如图2D的虚线指示的，在T1时刻节流阀6的开度改变至较小侧一给定量之后，节流阀6的开度逐渐改变至较大侧。通过调节废气闸阀9和节流阀6的开度，调整发动机1的输出转矩至目标输出转矩。

图3是图示出用于实施转矩限制操作的转矩限制例程的流程图。转矩限制例程(是中断例程)周期性地以给定时间间隔实施，例如。

在图3的例程的步骤S101，电子控制单元21判定用于判定是否正在实施转矩限制操作的标记F是否为“0(未实施)”。如果在步骤S101做出肯定判断(是)，即，如果标记F为0，那么电子控制单元21实施步骤S102-S104以便判定是否满足用于转矩限制操作的实施条件。

更具体来说，在步骤S102，电子控制单元21判定目标输出转矩是否从实际发动机1的输出转矩偏离至较大侧而使得目标输出转矩和实际输出转矩之间的差超过给定水平。然后在步骤S103，电子控制单元21判定实际发动机1的输出转矩的增加是否停滞(即，减慢或者停止)，以及在步骤S104，判定上述连续最大转矩是否急速增加。基于发动机操作状态(诸如发动机速度和发动机负荷)，可以计算发动机1的实际输出转矩。如果在步骤S102-S104中的任何步骤做出否定判断(否)，那么电子控制单元21就结束转矩限制例程。如果在所有这些步骤S102-S104都做出肯定判断(是)，那么电子控制单元21判定出满足用于转矩限制操作的实施条件。在该情况下，控制进行到步骤S105。

在步骤S105，电子控制单元21实施转矩限制操作，并且在步骤S106，设定标记F为“1(实施)”。当标记F这样设定为“1”时，在步骤S101做出否定判断(否)，控制直接进行至步骤S105，同时跳过步骤S102-S104。如果在步骤S105执行转矩限制操作，那么如图2B的虚线L2指示的，改变目标输出转矩以在T1时刻降低，然后以给定增加率改变。根据目标输出转矩的改变，如图2D的虚线指示的，改变节流阀6的开度以在T1时刻降低，然后以给定增加率改变。以这种方式，在周期t3限制了发动机1的输出转矩的增加率。然后，在如上所述实施步骤S105以及S106之后，控制进行到步骤S107。

在步骤S107，电子控制单元21判定发动机1的实际输出转矩是否达到要求值。当发动机1的实际输出转矩增加并且达到要求值时，或者当由于驾驶员的加速器操作的量降低导致用于发动机1的输出转矩的要求值降低而由此实际输出转矩达到降低的要求值时，在步骤S107做出肯定判断(是)。如果在步骤S107做出肯定判断(是)，那么在步骤S108电子控制单元21结束转矩限制操作，并且在后续步骤S109，设定标记F为“0”。然后，电子控制单元21就结束转矩限制例程。如上所述，在转矩限制操作结束之后，基于对发动机1的输出转矩的要求值来设定目标输出转矩，并且朝向目标输出转矩调整发动机1的输出转矩。

另一方面，如果在步骤S107做出否定判断(否)，那么控制进行到步骤S110。在步骤S110，电子控制单元21判定在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率的同时用于发动机1的输出转矩的要求值是否已经改变。如果在步骤S110做出否定判断(否)，那么电子控制单元21就结束转矩限制例程。如果在步骤S110做出肯定判断(是)，那么电子控制单元21进行至步骤S111以基于对发动机1的输出转矩的要求值来改变目标输出转矩的增加率。

如果由于驾驶员的加速器操作的量增加使得要求值增加，同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率，那么这意味着驾驶员试图很快增加发动机1的输出转矩。另一方面，如果由于驾驶员的加速器操作的量降低使得要求值减小，同时正在限制输出转矩的增加率，那么这意味着驾驶员试图抑制发动机1的输出转矩。鉴于这些事实，在步骤S111，当要求值变得较大时电子控制单元21增加目标输出转矩的增加率，当要求值变得较小时降低目标输出转矩的增加率。因而如上所述能够根据要求值的改变通过改变目标输出转矩的增加率来满足驾驶员的请求。

根据上文详细描述的该实施例，获得以下效果。当随着驾驶员的加速器操作量的增加导致目标输出转矩从发动机1的实际输出转矩偏离至较大侧时，实际输出转矩的增加停滞，执行限制转矩操作以便从发动机1的输出转矩开始急速增加的时刻起限制输出转矩的增加率。以这种方式，在输出转矩在其开始增加之后一度停滞之后，随着增压压力急速增加，防止输出转矩从其停滞状态急速增加，由于输出转矩从其停滞状态急速增加，驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适。而且，紧跟在发动机1的输出转矩开始增加之后，不通过转矩限制操作限制输出转矩的增加率，输出转矩以较高增加率增加；因此，驾驶员将不感觉输出转矩增加中的减慢或者停滞。因此，当增压压力急速增加时由于输出转矩从其停滞状态急速增加，驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适，同时紧跟在对发动机1的输出转矩的要求值增加之后驾驶员也不太可能或者不可能感觉输出转矩增加中的减慢。

在上述转矩限制操作中通过控制节流阀6的开度来限制发动机1的输出转矩的增加率。更具体来说，通过转矩限制操作，通过在降低节流阀开度给定量之后逐渐增加发动机1的节流阀6的开度，能够限制发动机1的输出转矩的增加率，而无需将废气闸阀9的开度从其正常时间值起改变。在这方面，还可以通过增加废气闸阀9的开度来限制发动机1的输出转矩的增加率，从而降低增压压力。但是，在该情况下，难以用良好的响应性提高增压压力以便在限制操作结束或者取消之后增加输出转矩。另一方面，在增压压力位于特定高水平的情形下，如果通过控制节流阀6的开度来限制发动机1的输出转矩的增加率，能够以对节流阀开度的改变的良好响应来调整输出转矩。因此，如果在转矩限制操作结束或者取消之后增加节流阀6的开度，能够用良好的响应性增加发动机1的输出转矩。

如果由于驾驶员的加速器操作的量增加使得要求值增加，同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率，那么这意味着驾驶员试图很快增加发动机1的输出转矩。另一方面，如果由于驾驶员的加速器操作的量降低使得要求值减小，同时限制输出转矩的增加率，那么这意味着驾驶员试图抑制发动机1的输出转矩。鉴于这些事实，当要求值变得较大时增加目标输出转矩的增加率，使得将发动机1的输出转矩调整至目标输出转矩的增加率增加。另一方面，当要求值变得较小时降低目标输出转矩的增加率，使得将发动机1的输出转矩调整至目标输出转矩的增加率降低。因而如上所述能够根据要求值的改变通过改变目标输出转矩的增加率来满足驾驶员的请求，因而改变将发动机1的输出转矩调整至目标输出转矩的增加率。

如上所述，当由于驾驶员的加速器操作的量增加使得要求值增加时同时通过转矩限制操作正在限制发动机1的输出转矩的增加率时，发动机1的输出转矩的增加率增加。这意味着减缓在转矩限制操作中对发动机1的输出转矩的增加率进行的限制。如果对输出转矩的增加率进行的限制不是减缓而是保持改变，当用于发动机的输出转矩的要求值随着驾驶员的加速器操作的量增加而增加同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率时，那么响应于加速器操作量的增加，驾驶员会感觉输出转矩增加中的减慢或者停滞。但是，因为在该情形下减缓在转矩限制操作中对输出转矩的增加率进行的限制，所以驾驶员不太可能或者不可能感觉输出转矩的增加中的减慢。

当发动机1的输出转矩达到用于发动机1的输出转矩的要求值同时在转矩限制操作中正限制发动机1的输出转矩的增加率时，结束限制输出转矩的增加率的操作。因此，防止在转矩限制操作中不必要地继续限制发动机1的输出转矩的增加率，并且当变得不必限制输出转矩的增加率时能够适当地结束限制操作。

参考图4和图5，将描述根据本发明第二实施例的具有涡轮增压器的发动机的控制设备。当要求值随着驾驶员的加速器操作的量增加而增加时，通过转矩限制操作执行限制发动机的输出转矩的增加。在以下情形中也通过转矩限制操作执行限制发动机的输出转矩的增加。也即，如果连接至发动机1的变速器的速度控制要求发动机1暂时减小转矩，那么电子控制单元21暂时相对于基于加速器操作量等设定的要求值而减小目标输出转矩。从而，发动机1的输出转矩减小。然后在发动机的输出转矩减小之后，电子控制单元21通过设定目标输出转矩至要求值来增加发动机1的输出转矩至要求值。正如刚刚描述的，当目标输出转矩设定为要求值以便增加发动机1的输出转矩至要求值时，以下情形发生。也即，目标输出转矩从发动机1的实际输出转矩偏离至较大侧，实际输出转矩的增加停滞。在这种情形下，通过转矩限制操作来执行限制发动机的输出转矩的增加。

例如，通过变速器的换挡控制来执行基于暂时减小发动机转矩的要求的转矩下降控制(暂时转矩下降控制)以抑制转矩波动。如果通过转矩限制操作执行限制发动机的输出转矩的增加，在基于暂时减小发动机转矩的要求执行转矩下降控制之后增加发动机1的输出转矩。因此，输出的急速增加被抑制，并且由于变速器的换挡控制这有益于抑制发动机1的转矩波动。

用于发动机的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制。当用于发动机的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制时，期望的是，基于转矩已经减小之后的要求用良好的响应增加转矩。例如，用于发动机的暂时转矩下降控制来源于电子控制单元21的车辆稳定性控制(VSC)。此外用于发动机的暂时转矩下降控制来源于各种控制，例如四轮驱动控制、预碰撞控制以及意外踏板操作防止控制等。

当在用于发动机1的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制、同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率，并且执行暂时转矩下降控制之后发动机1的输出转矩增加时，如果正如上文提到的禁止限制输出转矩的增加率，那么以下问题会发生。即，限制输出转矩的增加防止在转矩已经暂时减小之后以良好的响应发动机增加转矩。结果，在转矩已经暂时减小之后延迟增加发动机的输出转矩。

为了解决上述情形，在第二实施例中当通过除了速度控制之外的控制要求发动机1暂时减小转矩同时在转矩限制操作中正限制发动机的输出转矩的增加时，电子控制单元21禁止限制发动机的输出转矩的增加，并且电子控制单元基于暂时减小转矩的要求来控制发动机的输出转矩。

因此，当用于发动机1的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制的控制同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率，限制输出转矩的增加不能防止在转矩已经暂时减小之后用良好的响应发动机增加转矩。结果，在基于暂时转矩下降控制使得转矩已经暂时减小之后，抑制了延迟增加发动机1的输出转矩。

例如，当用于发动机1的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制时，下文基于转矩暂时减小的要求来控制发动机1的输出转矩。即，电子控制单元21根据暂时转矩下降控制来暂时减小目标输出转矩，同时废气闸阀9的开度设定为正常时间值(在该情况下，废气闸阀9完全关闭)。然后电子控制单元21增加目标输出转矩至用于发动机1的输出转矩的要求值。基于加速器操作量等设定用于发动机1的输出转矩的要求值。然后电子控制单元21根据目标输出转矩的改变来改变发动机1的节流阀6的开度。从而，在执行用于发动机1的暂时转矩下降控制之后，用于发动机的1输出转矩增加至基于加速器操作量等设定的要求值。

图4是图示出在转矩限制操作中用于禁止限制输出转矩的增加的禁止例程的流程图。禁止例程(是中断例程)例如周期性地以给定时间间隔实施。

在图4的例程的步骤S201，电子控制单元21判定用于发动机1的暂时转矩下降控制是否来源于除了速度控制之外的控制。如果在步骤S201做出肯定判断(是)，那么电子控制单元21实施步骤S202。电子控制单元21禁止在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率。然后电子控制单元21就结束禁止例程。通过禁止例程，如果在转矩限制操作中正在执行限制发动机1的输出转矩的增加率，那么立即结束在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率。此外，电子控制单元21根据暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制的要求来控制发动机1的输出转矩。

另一方面，如果在步骤S201做出否定判断，那么控制进行到步骤S203：在图4的例程的步骤S203，电子控制单元21判定是否正在禁止在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率。如果在步骤S203做出否定判断，那么控制进行到步骤S206。在步骤S206电子控制单元21取消止在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率。(电子控制单元21允许在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率)。从而，在转矩限制操作中能够执行限制发动机1的输出转矩的增加率。电子控制单元实施步骤S206的处理，然后电子控制单元21就结束禁止例程。

如果电子控制单元21在步骤S203判定出正在禁止在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率，那么控制进行到步骤S204。在步骤S204，电子控制单元21判定目标输出转矩的值是否充分接近输出转矩的要求值。目标输出转矩根据暂时转矩下降除了速度控制之外的控制的要求而改变。基于加速器操作量等设定用于发动机1的输出转矩的要求值。更详细地，电子控制单元21判定目标输出转矩和输出转矩的要求值之间的差值是否小于预定值A。当目标输出转矩和输出转矩的要求值之间的差值小于预定值A时，电子控制单元21判定出目标输出转矩充分接近输出转矩的要求值。然后控制进行到步骤205。

在步骤S205，电子控制单元21判定发动机的实际输出转矩的值是否充分接近目标输出转矩的值。更详细地，电子控制单元21判定发动机的实际输出转矩的值和目标输出转矩的值之间的差是否小于比预定值A小的预定值B。当发动机的实际输出转矩的值和目标输出转矩的值之间的差小于预定值B时，电子控制单元21判定出发动机的实际输出转矩的值充分接近目标输出转矩的值。然后控制进行到步骤206。在步骤S206，电子控制单元21取消禁止在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率。(电子控制单元21允许在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率)。然后电子控制单元21就结束禁止例程。

图5是指示当用于发动机1的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率时，发动机1的输出转矩的要求值(双点划线L1)、发动机1的目标输出转矩(虚线L2)和发动机1的实际输出转矩(实线L3)的改变的时序图。预测值可以用作发动机1的实际输出转矩。基于在发动机1输出转矩之前若干毫秒的发动机1的操作条件计算预测值。

在图5的T1时刻，基于加速器操作量等设定的发动机1的输出转矩的要求值(目标输出转矩)从发动机1的实际输出转矩偏离至较大侧，实际输出转矩的增加停滞。在此时根据目标输出转矩来控制发动机1的实际输出转矩，目标输出转矩通过执行转矩限制操作而改变，如虚线L2示出的。通过控制发动机1的实际输出转矩，执行在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率。

在T2时刻，当用于发动机1的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率时，电子控制单元21禁止限制发动机1的输出转矩的增加，电子控制单元21基于转矩暂时减小的要求来控制发动机的输出转矩。更详细地，电子控制单元21从T2时刻改变目标输出转矩，如由虚线L2示出的。电子控制单元21根据目标输出转矩的改变(如由虚线L2示出的)通过控制实际输出转矩执行暂时转矩下降控制，如由实线L3示出的。然后电子控制单元21增加发动机1的实际输出转矩。

在执行暂时转矩下降控制之后增加发动机1的输出转矩的处理期间，目标输出转矩(虚线L2)接近输出转矩的要求值。然后当目标输出转矩和输出转矩的要求值之间的差值小于预定值A时，电子控制单元21判定出目标输出转矩充分接近输出转矩的要求值。此外，实际输出转矩(实线L3)接近目标输出转矩。当发动机的实际输出转矩的值和目标输出转矩的值之间的差小于预定值B时，电子控制单元21判定出发动机的实际输出转矩的值充分接近目标输出转矩的值。当目标输出转矩和输出转矩的要求值之间的差值小于预定值A(在T3时刻之后)并且当发动机的实际输出转矩的值和目标输出转矩的值之间的差小于预定值B(T4时刻)时，电子控制单元21取消禁止在转矩限制操作中限制发动机1的输出转矩的增加率。

根据上文详细描述的该实施例，获得以下效果。当用于发动机1的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率时，电子控制单元21禁止限制发动机1的输出转矩的增加，电子控制单元21基于转矩暂时减小的要求来控制发动机的输出转矩。从而，当用于发动机1的暂时转矩下降控制来源于除了速度控制之外的控制同时在转矩限制操作中正在限制发动机1的输出转矩的增加率时，限制输出转矩的增加不防止在转矩已经暂时减小之后以良好的响应发动机增加转矩。结果，在基于暂时转矩下降控制导致转矩已经暂时减小之后抑制延迟增加发动机1的输出转矩。

例如，上述实施例可以改变如下。在第一实施例中，代替监控逐级最大转矩，可以通过监控实际发动机1的输出转矩，发现或者检测出输出转矩开始急速增加的时间点。

在第一实施例的转矩限制操作中，当目标输出转矩在降低了给定量之后以给定增加率逐渐增加时，目标输出转矩的增加率能够根据当要求值改变时用于发动机1的输出转矩的要求值而变化。但是，目标输出转矩的增加率不是必须可变。例如，在初始设定目标输出转矩的增加率之后，即使要求值改变也可以不改变增加率。

在目标输出转矩在降低了给定量之后以给定增加率逐渐增加的第一实施例的转矩限制操作中，可以仅基于用于发动机1的输出转矩的要求值的大小或者可以仅基于周期t2的长度，来初始设定目标输出转矩的增加率。

在第一实施例的转矩限制操作中，代替通过控制节流阀开度降低节流阀6的开度，可以通过增加废气闸阀9的开度来限制发动机1的输出转矩的增加率以便降低增压压力。

在第一实施例中，当用于发动机1的输出转矩的要求值增加同时在转矩限制操作中正在限制发动机的输出转矩的增加率时，可以结束限制操作来作为减缓应用于输出转矩的增加率的限制的措施。当要求值降低以及当要求值增加时也可以结束限制操作。在第二实施例中，当在转矩限制操作中禁止限制发动机的输出转矩的增加时，当仅满足以下条件时就可以执行禁止：也即，当根据暂时转矩下降控制的要求来源于除了速度控制之外的控制时发动机1的输出转矩的最小值小于当执行限制发动机的输出转矩的增加时目标输出转矩的值时，可以执行限制发动机的输出转矩的增加。

在第一和第二实施例中，作为用于调整发动机1的输出转矩的参数，可以使用车辆的驱动力(即，在车轮的旋转方向上作用在车轮上的力)。因为发动机1的输出转矩和车辆的驱动力之间存在相关性，所以可以设定对车辆的驱动力的目标值，可以调整发动机1的输出转矩使得朝向目标值控制驱动力。当以这种方式调整发动机1的输出转矩时，也获得与通过上述实施例提供的效果大致相同的效果。

Claims (9)

1.一种发动机的控制装置，所述发动机包括排气涡轮增压器，所述排气涡轮增压器具有排气驱动涡轮机，所述排气驱动涡轮机具有涡轮以及压缩机轮，所述控制装置包括：

电子控制单元，其配置为

(a)基于对所述发动机的输出转矩的要求值来设定目标输出转矩；

(b)将所述发动机的所述输出转矩调整至所述目标输出转矩；以及

(c)当所述目标输出转矩比所述发动机的实际输出转矩大了至少预定量并且所述实际输出转矩的增加率等于或者小于预定值时，从所述实际输出转矩的所述增加率超过所述预定值的时刻起限制所述发动机的所述实际输出转矩的增加。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述电子控制单元配置为通过控制节流阀的开度来限制所述实际输出转矩的所述增加。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述电子控制单元配置为，在所述实际输出转矩的所述增加被限制期间，当对所述发动机的所述输出转矩的所述要求值增加时，所述电子控制单元减缓对所述实际输出转矩的所述增加的限制。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其中，所述电子控制单元配置为，在所述实际输出转矩的所述增加被限制期间，当所述实际输出转矩达到对所述发动机的所述输出转矩的所述要求值时，所述电子控制单元结束对所述实际输出转矩的所述增加的限制。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述电子控制单元配置为通过将所述目标输出转矩降低至比对所述发动机的所述输出转矩的所述要求值小的值并且然后以预定的增加率增加所述目标输出转矩，来限制所述实际输出转矩的所述增加。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，所述电子控制单元配置为，在所述实际输出转矩的所述增加被限制期间，当对所述发动机的所述输出转矩的所述要求值改变时，根据改变后的所述要求值来改变所述目标输出转矩的所述增加率。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其中：

所述电子控制单元配置为，当所述目标输出转矩比所述发动机的所述实际输出转矩大了至少所述预定量并且所述实际输出转矩的所述增加率等于或者小于所述预定值时，所述电子控制单元计算在经过预定时间段之后达到的增压下从所述发动机产生的最大转矩；以及

所述电子控制单元配置为通过监控所述最大转矩来确定所述实际输出转矩的所述增加率超过所述预定值的时刻、并且从该时刻起限制所述实际输出转矩的所述增加。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其中：

所述电子控制单元配置为，在所述发动机的所述实际输出转矩的所述增加被限制期间，当由连接至所述发动机的变速器进行的速度控制之外的控制要求所述发动机暂时减小转矩时，所述电子控制单元禁止对所述发动机的所述实际输出转矩的所述增加的限制；以及

所述电子控制单元配置为根据暂时减小转矩的要求来控制所述发动机的所述实际输出转矩。

9.一种用电子控制单元控制发动机的方法，所述发动机包括排气涡轮增压器，所述排气涡轮增压器具有排气驱动涡轮机，所述排气驱动涡轮机具有涡轮以及压缩机，所述方法包括：

由所述电子控制单元基于对所述发动机的输出转矩的要求值来设定目标输出转矩；

由所述电子控制单元将所述发动机的所述输出转矩调整至所述目标输出转矩；以及

当所述目标输出转矩比所述发动机的实际输出转矩大了至少预定量并且所述实际输出转矩的增加率等于或者小于预定值时，由所述电子控制单元从所述实际输出转矩的所述增加率超过所述预定值的时刻起限制所述发动机的所述实际输出转矩的增加。