CN105705744B - 增压系统的控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种增压系统的控制装置(10)，所述增压系统用于向发动机(2)供给压缩的进气，其中，控制装置具备：发动机控制器(10A)，具有发动机信号输入部(10A1)及控制发动机的运转状态的发动机控制部(10A2)；涡轮控制器(10B)，具有涡轮信号输入部(10B1)及涡轮控制部(10B2)，涡轮控制部(10B2)包含计算与增压器(3)的目标增压压力对应的涡轮控制指令值的涡轮控制指令值计算部(10B2a)。通过将由涡轮控制指令值计算部计算出的涡轮控制指令值向增压压力控制单元输出，控制增压压力控制单元，使增压器的增压压力成为目标增压压力。

Description

增压系统的控制装置
技术领域
本公开涉及用于向发动机供给压缩的进气的增压系统的控制装置。
背景技术
作为提高发动机输出的技术，已知利用增压器压缩进气并将压缩的该进气向发动机供给的方法(增压)，广泛应用于汽车用发动机等。根据其运转状态，增压器有时会过渡性地成为喘振或超速等异常运转状态。这些异常运转可能造成设备的损坏，因此需要尽可能防止。
专利文献1中公开有一种发明，作为涡轮增压器的控制装置，从涡轮增压器的运转状态预测喘振的产生，在喘振刚要产生之前将排气旁通阀开阀，降低向涡轮流动的排气流量，由此，抑制喘振。
专利文献2中公开有一种发明，作为增压控制装置，设置使进气从压缩机的下游侧向上游侧回流的压缩机旁通阀，在预测到喘振要产生的情况下，将该旁通阀开阀而使进气回流，由此，抑制喘振。
专利文献3中公开有一种发明，作为可变容量涡轮增压器的控制装置，在涡轮增压器超速时，改变喷嘴叶片的翼角，以使喷嘴面积成为最大，由此，抑制超速。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2004－27897号公报
专利文献2：(日本)特开2006－207506号公报
专利文献3：(日本)特开平5－280365号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，随着近来发动机的高速化，发动机控制器的控制逻辑电路及硬件变得越来越复杂。在这种背景下，在上述专利文献1－3所公开的技术中，若要将防止喘振的功能加载到发动机控制器上，就会存在发动机控制器的控制逻辑电路及硬件结构变得日益复杂的问题。进而，若在具有复杂的控制逻辑电路及硬件结构的发动机控制器中控制喘振这样的变化较快的过渡现象，其通信延迟有可能成为问题。
本发明的至少一实施方式是鉴于上述现有课题而做出的，其目的在于，提供一种增压系统的控制装置，在能够抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生，并且，能够避免通信延迟的影响而迅速地控制增压压力。
用于解决课题的技术方案
本发明的至少一实施方式提供一种增压系统的控制装置，所述增压系统用于向发动机供给压缩的进气，其特征在于，
所述增压系统包含：
增压器，其压缩向所述发动机供给的进气；
增压压力控制单元，其控制所述增压器的增压压力；
控制装置，其控制所述增压压力控制单元，
所述控制装置具备：
发动机控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号的发动机信号输入部、及基于向该发动机信号输入部输入的传感器信号控制所述发动机的运转状态的发动机控制部；
涡轮控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号中的至少与所述增压器的运转状态相关的传感器信号的涡轮信号输入部、及包含计算与所述增压器的目标增压压力对应的涡轮控制指令值的涡轮控制指令值计算部的涡轮控制部，具有与所述发动机控制器分别独立的控制部及信号输入部；
通过将由所述涡轮控制指令值计算部计算出的所述涡轮控制指令值输出至所述增压压力控制单元来控制所述增压压力控制单元，以使所述增压器的增压压力成为所述目标增压压力。
所述增压系统的控制装置具备具有与发动机控制器分别独立的控制部及信号输入部的涡轮控制器。与同时进行对多种设备的控制的发动机控制器不同，该涡轮控制器是基本上只进行对增压器的控制的控制器。因此，通过在该涡轮控制器的涡轮控制部中计算涡轮控制指令值，并将该涡轮控制指令值输出至增压压力控制单元，由此，增压压力控制单元的控制不需要与发动机控制器进行通信，所以能够避免与发动机控制器的通信延迟造成的影响，迅速地控制增压压力。
在一些实施方式中，所述涡轮控制部包含基于输入到涡轮信号输入部的传感器信号计算增压器的裕度的裕度计算部，所述发动机控制部包含比较由裕度计算部计算的裕度和预先规定的裕度阈值的喘振·超速许可判定部，与裕度高于裕度阈值的情况相比，在裕度低于裕度阈值的情况下，到增压器的增压压力成为目标增压压力为止的响应时间变长。
根据这种实施方式，在表示对喘振的容限的指标即裕度(喘振裕度)低于裕度阈值的情况下，与裕度高于裕度阈值的情况相比，到增压器的增压压力成为目标增压压力为止的响应时间变长。因此，能够在裕度低于裕度阈值这样的对喘振没有容限的状态下避免喘振产生，抑制增压器的异常运转。
所述实施方式中，裕度阈值基于增压器的目标增压压力与实际增压压力的偏差或目标燃料喷射量与实际燃料喷射量的偏差规定。
根据这种实施方式，在例如目标增压压力与实际增压压力的偏差大的情况或目标燃料喷射量与实际燃料喷射量的偏差大的情况下，将裕度阈值设定得高，在偏差小的情况下，将裕度阈值设定得低，由此，能够设定出符合实际的发动机运转状态的恰当的裕度阈值。
一些实施方式中，所述发动机控制器的发动机控制部包含识别选自两种以上的增压压力控制模式中的一种增压压力控制模式的增压压力控制模式指示判定部，所述涡轮控制指令值计算部基于增压器的目标增压压力与实际增压压力的偏差及预定的控制增益反馈控制涡轮控制指令值，并且，根据增压压力控制模式指示判定部中识别的一种增压压力控制模式使控制增益不同。
根据这种实施方式，根据增压压力控制模式使控制增益不同，由此，能够进行与选择的增压压力控制模式对应的增压压力控制。
例如，作为增压压力控制模式，具有响应重视模式、效率重视模式、以及标准模式这三种增压压力控制模式，其中，响应重视模式进行重视响应性的增压压力控制，以便快速地达到目标增压压力，效率重视模式进行重视燃耗效率的增压压力控制，标准模式进行居于上述两者中间的增压压力控制，在这种情况下，按照响应重视模式＞标准模式＞效率重视模式的顺序设定控制增益的大小，由此，能够进行与选择的增压压力控制模式对应的增压压力控制。
一些实施方式中，所述增压器由可变式涡轮增压器构成，该可变式涡轮增压器具有：被来自发动机的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机、控制流入涡轮的排气的流动的可变控制机构，所述控制装置通过调整可变控制机构来控制流入涡轮的排气的流动，从而控制增压器的增压压力。
根据这种实施方式，通过调整作为增压压力控制单元的可变控制机构来控制流入涡轮的排气的流动，由此控制增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
一些实施方式中，所述增压器由涡轮增压器构成，该涡轮增压器具有被来自发动机的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、和与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机，在所述发动机的排气管路上连接有绕过涡轮的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气旁通阀，所述控制装置通过调整排气旁通阀的阀开度，控制增压器的增压压力。
根据这种实施方式，通过调整作为增压压力控制单元的排气旁通阀的阀开度来控制增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
一些实施方式中，所述增压器由可变式涡轮增压器构成，该可变式涡轮增压器具有：被来自发动机的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机、控制流入涡轮的排气的流动的可变控制机构，在所述发动机的排气管路上连接有绕过涡轮的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气旁通阀，所述控制装置通过调整可变控制机构来控制流入涡轮的排气的流动，从而控制增压器的增压压力，并且，通过调整排气旁通阀的阀开度来控制所述增压器的增压压力。
根据这种实施方式，通过调整作为增压压力控制单元的可变控制机构及排气旁通阀各自的VG开度及WG阀开度来控制增压器的增压压力，能够在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
另外，在所述实施方式中，利用所述可变控制机构的增压压力控制的控制响应性比利用排气旁通阀的增压压力控制高，由此，能够高效且大范围地控制增压压力。
一些实施方式中，所述增压器由涡轮增压器和电动涡轮增压器构成，所述涡轮增压器具有被从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、及与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机，所述电动涡轮增压器具有配置于涡轮增压器的压缩机的上下游中任一方的电动压缩机、旋转驱动该电动压缩机的马达、及控制该马达的转速的转速控制单元，在所述发动机的排气管路上连接有绕过涡轮的旁通管路，在旁通管路上设置有排气旁通阀，所述控制装置通过调整排气旁通阀的阀开度来控制涡轮增压器的增压压力，并且，通过利用转速控制单元控制马达的转速来控制电动涡轮增压器的增压压力。
根据这种实施方式，在具备涡轮增压器和电动涡轮增压器的所谓二级增压系统中，调整作为针对涡轮增压器的增压压力控制单元的排气旁通阀的阀开度，并利用作为针对电动涡轮增压器的增压压力控制单元的转速控制单元控制马达的转速，由此，能够分别控制涡轮增压器及电动涡轮增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
一些实施方式中，所述增压器由高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器构成，所述高压级涡轮增压器具有被从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的高压级涡轮、及与该高压级涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的高压级压缩机，所述低压级涡轮增压器具有配置于排气管路中的比高压级涡轮更下游侧的低压级涡轮、及与该低压级涡轮同轴驱动的配置于进气管路中的比高压级压缩机更上游侧的低压级压缩机，在所述发动机的排气管路上分别连接有绕过高压级涡轮的高压级旁通管路及绕过低压级涡轮的低压级旁通管路，在高压级旁通管路上设置有高压级排气旁通阀，在低压级旁通管路上设置有低压级排气旁通阀，所述控制装置通过分别调整高压级排气旁通阀及低压级排气旁通阀的阀开度，分别控制高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器的增压压力。
根据这种实施方式，在具备高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器的所谓二级增压系统中，通过分别调整作为针对高压级涡轮增压器的增压压力控制单元的高压级排气旁通阀及作为针对低压级涡轮增压器的增压压力控制单元的低压级排气旁通阀各自的阀开度，控制高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
一些实施方式中，所述增压器由高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器构成，所述高压级涡轮增压器具有被从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的高压级涡轮、及与该高压级涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的高压级压缩机，所述低压级涡轮增压器具有配置于所述排气管路中的比高压级涡轮更下游侧的低压级涡轮、及与该低压级涡轮同轴驱动的配置于进气管路中的比高压级压缩机更上游侧的低压级压缩机，所述高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器中的至少任一方由具有控制流入高压级涡轮及低压级涡轮的排气的流动的可变控制机构的可变式涡轮增压器构成，所述控制装置通过调整高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器中的至少任一方的可变控制机构来控制排气的流动，从而控制高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器中的至少任一方的增压压力。
根据这种实施方式，在具备高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器的所谓二级增压系统中，通过调整作为针对高压级涡轮增压器的增压压力控制单元的高压级涡轮增压器的可变控制机构及作为针对低压级涡轮增压器的增压压力控制单元的低压级涡轮增压器的可变控制机构中的至少任一方，控制高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器中的至少任一方的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式，可提供能够抑制增压压力的急剧变动的同时预先防止喘振的产生，并且能够避免通信延迟造成的影响而迅速地控制增压压力的增压系统的控制装置。
附图说明
图1是表示应用本发明第一实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图；
图2是用于说明发动机ECU的功能的方框图；
图3是用于说明涡轮ECU的功能的方框图；
图4是用于说明发动机ECU的控制逻辑电路的方框图；
图5是用于说明涡轮ECU的控制逻辑电路的方框图；
图6是第一实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图；
图7是用于说明裕度阈值的计算逻辑电路的方框图；
图8是用于说明增压压力控制模式的压缩机特性图；
图9是用于说明喘振压力裕度的计算逻辑电路的图；
图10是用于说明转速裕度的计算逻辑电路的图；
图11是用于说明排气温度裕度的计算逻辑电路的图；
图12是表示应用本发明第二实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图；
图13是用于说明第二实施方式中的涡轮ECU的控制逻辑电路的一实施例的方框图；
图14A是用于说明第二实施方式中的涡轮ECU的控制逻辑电路的另一实施例的方框图；
图14B是用于说明图14A中的控制逻辑电路的图；
图15是用于说明第二实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图；
图16在表示应用本发明第三实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图；
图17是用于说明第三实施方式中的涡轮ECU的控制逻辑电路的方框图；
图18是第三实施方式的增压压力控制单元的控制流程图；
图19是表示应用本发明第四实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图；
图20是表示应用本发明第四实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图；
图21是第四实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图；
图22是第五实施方式中的另一增压压力控制单元的控制流程图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。
但是，本发明的范围不限于以下的实施方式。以下实施方式所记载的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只不过是说明例，不将本发明的范围仅限定于此。
＜第一实施方式＞
图1是表示应用本发明第一实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。
在图1所示的本实施方式的发动机系统1中，经由未图示的空气净化器进入进气管路4的空气(进气)流入涡轮增压器3(增压器)的压缩机3a。涡轮增压器3由配置于进气管路4的压缩机3a、配置于排气管路6的涡轮3b、连结压缩机3a和涡轮3b的转子3c构成。涡轮3b被从发动机2排出的排气的排气能量旋转驱动，随之，压缩机3a被同轴驱动，由此，流入压缩机3a的进气被压缩。
由压缩机3a压缩的进气在中冷器8中被冷却，并由节气门7调整其进气量。接着，在与从未图示的喷射器喷射的燃料发生预混合之后，供给至发动机2的各燃烧室2a。供给至燃烧室2a内的预混合气体被未图示的火花塞点火，在燃烧室2a内燃烧膨胀。接着，在燃烧室2a内生成的排气向排气管路6排出。排出至排气管路6的排气流入上述的涡轮增压器3的涡轮3b，对涡轮3b进行旋转驱动。
本实施方式的涡轮增压器3是可变式涡轮增压器，具有控制流入涡轮3b的排气流动的可变控制机构3d。
通过调整可变控制机构3d来控制流入涡轮3b的排气的流动，从而控制涡轮3b及与涡轮3b同轴驱动的压缩机3a的转速，由此，控制涡轮增压器3的增压压力。
即，在本实施方式中，可变控制机构3d相当于控制由压缩机3a压缩的进气的增压压力的增压压力控制单元。作为这种涡轮增压器3的一例，可举出具有由转动自如地配置于涡轮3b的外周侧的多个喷嘴叶片构成的可变喷嘴机构3d的所谓VG涡轮增压器、或在涡轮3b的入口部具有改变流入涡轮的排气的流动方向的机构3d的所谓VF涡轮增压器。
可变控制机构3d由控制装置10控制。本实施方式的增压系统由上述的涡轮增压器3、涡轮增压器3的可变控制机构3d、及该控制装置10构成。
控制装置10由发动机ECU10A(发动机控制器)及涡轮ECU10B(涡轮控制器)构成。发动机ECU10A及涡轮ECU10B各自由中央处理装置(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、及I/O接口等构成，且由相互分体构成的微型计算机构成。
图2是用于说明发动机ECU的功能的方框图。如图2所示，发动机ECU10A由输入与发动机的运转状态相关的各种传感器信号的发动机信号输入部10A1、用于控制发动机的运转状态等的发动机控制部10A2、及用于输出在发动机控制部10A2计算的各类设备的控制指令值等的发动机信号输出部10A3构成。
图3是用于说明涡轮ECU的功能的方框图。如图3所示，涡轮ECU10B由输入与发动机的运转状态相关的各种传感器信号中至少与涡轮增压器3的运转状态相关的传感器信号的涡轮信号输入部10B1、计算后述的涡轮增压器3的裕度等的涡轮控制部10B2、及输出由涡轮控制部10B2计算的裕度等的涡轮信号输出部10B3构成。
如图2所示，作为与发动机的运转状态相关的各种传感器信号，向发动机ECU10A的发动机信号输入部10A1输入由转速传感器20检测的发动机转速、由未图示的加速踏板位置传感器检测的加速信号、由空燃比传感器21检测的空燃比、由压力传感器22检测的增压压力、由空气流量计23检测的进气流量、从用于净化排气的未图示的催化剂装置发送的催化剂温度等催化剂信息、由爆震传感器24检测的爆震传感器信号、由排气温度传感器25检测的排气温度。还输入有由涡轮ECU10B计算出的喘振压力裕度、转速裕度及排气温度裕度。
在此，喘振压力裕度是表示对喘振的容限的指标。转速裕度是表示对涡轮增压器3的超速的容限的指标。此外，两者均为与喘振相关的指标，因此，本说明书中，将两者一并称为裕度(喘振裕度)。另外，排气温度裕度是表示对涡轮增压器3的允许温度的容限的指标。
发动机ECU10A的发动机控制部10A2包含：计算涡轮增压器3的目标增压压力的目标增压压力计算部10A2a、允许对涡轮增压器3的可变控制机构3d的控制的喘振·超速许可判定部10A2b、识别选自两种以上的增压压力控制模式中的一种增压压力控制模式的增压压力控制模式指示判定部10A2c、及计算可变气门正时、节气门开度、燃料喷射量等对各类设备发送的发动机控制指令值的发动机控制指令值计算部10A2d。
图4是用于说明发动机ECU的控制逻辑电路的方框图。
如图4所示，在目标增压压力计算部10A2a中，根据目标增压压力映射M1计算目标增压压力，目标增压压力映射M1设定有发动机转速及加速信号和与发动机转速及加速信号对应的目标增压压力。计算出的目标增压压力从发动机信号输出部10A3向涡轮ECU10B输出。此外，虽然未图示，但也可以是涡轮ECU10B本身搭载有目标增压压力映射M1，从而在涡轮ECU10B中计算目标增压压力。
在喘振·超速许可判定部10A2中，如图4所示，比较涡轮ECU10B中计算的喘振压力裕度及转速裕度等裕度和预先规定的裕度阈值。在喘振压力裕度、转速裕度等裕度低于裕度阈值的情况下，向涡轮ECU10发送与喘振·超速避免许可相关的信号。若涡轮ECU10B从发动机ECU10A接收到与喘振·超速避免许可相关的信号，则进行控制，以使与裕度高于裕度阈值的情况相比，涡轮增压器3的增压压力成为目标增压压力为止的响应时间变得更长。该控制例如是，在后述的反馈控制单元32的反馈控制中，在裕度低于裕度阈值的情况下(涡轮ECU10B接收到与喘振·超速避免许可相关的信号的情况下)，与裕度高于裕度阈值的情况相比，减小反馈控制的控制增益。
另外，上述的裕度阈值可以预先作为一固定值规定，但如下所示，也可以每次根据发动机的运转状态算出。
即，如图7(a)所示，在加减算器41算出涡轮增压器3的目标增压压力与实际增压压力的偏差，基于以该偏差作为输入的裕度阈值映射M5算出裕度阈值。另外，也可以如图7(b)所示，在加减算器42算出发动机2的目标燃料喷射量与实际燃料喷射量的偏差，基于以该偏差作为输入的裕度阈值映射M7算出裕度阈值。该情况下的目标燃料喷射量可基于以加速信号作为输入的目标燃料喷射量映射M6算出。根据这种设计，例如在目标增压压力与实际增压压力的偏差大或目标燃料喷射量与实际燃料喷射量的偏差大的情况下，将裕度阈值设定得高，在偏差小的情况下，将裕度阈值设定得低，由此，能够设定出符合实际的发动机运转状态的恰当的裕度阈值。
如图4所示，增压压力控制模式指示判定部10A2c识别选自两种以上的增压压力控制模式中的一种增压压力控制模式，并且将识别出的该增压压力控制模式向涡轮ECU10B发送。增压压力控制模式的选择例如通过操作驾驶模式开关等，可由驾驶员任意选择。
图8是用于说明增压压力控制模式的压缩机特性图。纵轴表示压缩机前后的压力比，横轴表示进气流量。
作为增压压力控制模式，例如可以设定响应重视模式、效率重视模式、以及标准模式3种增压压力控制模式，其中，响应重视模式进行重视响应性的增压压力控制，以更快达到目标增压压力，效率重视模式进行重视燃耗效率的增压压力控制，标准模式进行居于两者中间的增压压力控制。在这3种增压压力控制模式下，利用后述的涡轮控制指令值计算部10B2，使从对应于当前的增压压力的点S到达对应于目标增压压力的点G为止通过的工作点分别不同。另外，在任一增压压力控制模式下的控制中，其压力比均不超过喘振压力线。
如图4所示，在发动机控制指令值计算部10A2d中，根据发动机转速、加速信号及增压，计算出与进气门排气门的气门正时或气门升程量相关的可变气门正时·升程量指令值。另外，根据节气门开度映射M2计算节气门开度指令值，节气门开度映射M2设定有加速信号和与加速信号对应的节气门开度曲线。
另外，如图4所示，在发动机控制指令值计算部10A2d中，根据发动机转速、加速信号、进气流量、空燃比、催化剂信息及爆震传感器信号等，以下述方式计算出燃料喷射量指令值。
即，根据目标空燃比基础映射M3计算出目标空燃比基值，目标空燃比基础映射M3设定有发动机转速及加速信号和与发动机转速及加速信号对应的目标空燃比。接着，分别考虑增压压力控制、催化剂控制及爆震控制，据此修正该目标空燃比基值，从而计算出目标空燃比。接着，根据该目标空燃比和由空燃比传感器21检测出的空燃比，计算处控制成目标空燃比所需的燃料喷射量。然后，对于该计算出的燃料喷射量，基于后述的排气温度裕度进行燃料喷射量的减量修正，从而计算出燃料喷射量。减量修正例如在排气温度裕度低于预先规定的裕度阈值的情况下进行。此外，也可以使用目标氧浓度及氧浓度代替目标空燃比及空燃比。
这些计算出的发动机控制指令值从发动机信号输出部10A3向各类设备输出。
如图3所示，作为至少与涡轮增压器3的运转状态相关的传感器信号，通过上述的各类传感器向涡轮ECU10B的涡轮信号输入部10B1输入发动机转速、加速信号、涡轮转速、增压压力、进气流量、排气温度。这些传感器信号可以从各类传感器直接输入，也可以经由发动机ECU10A输入。进而，还向涡轮ECU10B的涡轮信号输入部10B1输入由发动机ECU10A计算出的目标增压压力。
这些发动机ECU10A、涡轮ECU10B、各类传感器及各类设备等以经由CAN能够进行通信的方式连接。
涡轮ECU10B的涡轮控制部10B2包含计算与涡轮增压器3的目标增压压力对应的涡轮控制指令值的涡轮控制指令值计算部10B2a、计算喘振压力裕度及转速裕度等裕度的裕度计算部10B2b、以及计算排气温度裕度的排气温度裕度计算部10B2c。
图5是用于说明涡轮ECU的控制逻辑电路的方框图。
如图5所示，在涡轮控制指令值计算部10B2a中，利用加减算器31算出目标增压压力与实际增压压力的偏差。然后，基于算出的偏差和预先确定的控制增益在反馈控制单元32中计算VG开度指令值。另外，此时将通过以发动机转速及加速信号作为输入的前馈映射M4算出的值与通过反馈控制单元32计算出的VG开度指令值相加，由此，能够提高控制的响应性。然后，在加减算器34算出由加算器33算出的VG开度指令值与实际的VG开度的偏差，基于算出的偏差，由反馈控制单元35生成用于控制VG开度的PWM信号。
另外，在上述反馈控制单元32的反馈控制中，根据上述的增压压力控制模式指示判定部10A2c中识别出的一种增压压力控制模式使控制增益不同，由此，能够进行与选择的增压压力控制模式对应的增压压力控制。例如，在上述响应重视模式、效率重视模式、标准模式这3种增压压力控制模式下，按照响应重视模式＞标准模式＞效率重视模式的顺序设定控制增益的大小，由此，能够进行与选择的增压压力控制模式对应的增压压力的控制。
图9是用于说明喘振压力裕度的计算逻辑电路的图，图10是用于说明转速裕度的计算逻辑电路的图。
在裕度计算部10B2b中，按照图9所示的计算逻辑电路计算喘振压力裕度。在喘振压力裕度的计算中，首先，向喘振压力映射M8输入进气流量来算出喘振压力比，向该喘振压力比乘以大气压，计算出喘振压力。该喘振压力意味着产生喘振的临界压力。然后，根据算出的该喘振压力和由压力传感器22检测出的增压压力，计算下式(1)表示的喘振压力裕度。
喘振压力裕度(％)＝(喘振压力－增压压力)/喘振压力×100···(1)
这样，通过将喘振压力裕度规定为该喘振压力与增压压力的差值相对于喘振压力的比，在上述的喘振·超速避免许可判定中，能够可靠地防止喘振的产生，并且高精度地控制增压压力控制单元。
另外，在裕度计算部10B2b中，按照图10所示的计算逻辑电路计算转速裕度。转速裕度作为最大允许转速裕度和恒定转速允许时间裕度中的任一较小方进行计算。在此，最大允许转速裕度是指对涡轮增压器3可允许的最大允许转速的裕度，以下式(2)表示。
最大允许转速裕度(％)＝(最大允许转速－涡轮转速)/最大允许转速×100···(2)
与之相对，恒定转速允许时间裕度由涡轮增压器3的涡轮转速不超过最大允许转速但持续高于恒定允许转速的图10(a)所示的经过时间(恒定允许转速以上经过时间)、及允许持续高于恒定允许转速的极限时间即最大允许持续时间以下式(3)表示。
恒定转速允许时间裕度(％)＝(最大允许持续时间－恒定转速以上经过时间)/最大允许持续时间×100···(3)
通过将这样限定的转速裕度包含于裕度中，在上述的喘振·超速避免许可判定中，不仅能够防止喘振，还能够防止涡轮增压器3的超速。另外，将转速裕度作为最大允许转速裕度和恒定转速允许时间裕度中的任一较小方来规定，由此，涡轮增压器3不会超过最大允许转速，但允许暂时性地超过恒定允许转速(涡轮增压器3的额定转速)。由此，可进行能够最大限度地发挥涡轮增压器3的性能的控制。
图11是用于说明排气温度裕度的计算逻辑电路的图。
在排气温度裕度计算部10B2c中，按照图11所示的计算逻辑电路计算排气温度裕度。排气温度裕度作为最高允许温度裕度和恒定温度允许时间裕度中的任一较小方来进行计算。最高允许温度裕度是指对涡轮增压器3的涡轮3b可允许的最高允许温度的裕度，以下式(4)表示。
最高允许温度裕度(％)＝(最高允许温度－排气温度)/最高允许温度×100···(4)
与之相对，恒定温度允许时间裕度由涡轮增压器3的涡轮3b不超过最高允许温度但持续高于恒定允许温度的图11(a)所示的经过时间(恒定允许温度以上经过时间)及允许持续高于恒定允许温度的极限时间即最大允许持续时间以下式(5)表示。
恒定温度允许时间裕度(％)＝(最高允许持续时间－恒定允许温度以上经过时间)/最大允许持续时间×100···(5)
通过这样规定排气温度裕度，能够防止涡轮增压器3的涡轮3b因排气温度过高而受损。另外，将排气温度裕度作为最高允许温度裕度和恒定温度允许时间裕度中的任一较小的方来规定，由此，涡轮3b不会超过最高允许温度，但允许暂时性地超过恒定允许温度(涡轮3b的额定温度)。由此，可进行能够最大限度地发挥发动机2的性能的控制。
图6是第一实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图。
如图6所示，在发动机ECU10A中，在读入上述的各种传感器信号之后(步骤E1)，计算目标增压压力及可变气门正时、节气门开度、燃料喷射量等对各类设备发送的发动机控制指令值。另外，基于从涡轮ECU10B发送的喘振压力裕度、转速裕度，判定是否许可对涡轮增压器3的可变控制机构3d的控制(喘振·超速避免许可)。进而，识别所选择的一种增压压力控制模式。将这些与目标增压压力、喘振·超速避免许可相关的信号、增压压力控制模式向涡轮ECU10B发送(步骤E2)。
另外，在涡轮ECU10B中，与上述发动机ECU10A中的控制并行地，在读入上述各种传感器信号之后(步骤T1)，计算喘振压力裕度及转速裕度等裕度以及排气温度裕度(步骤T2)。而且，将计算出的喘振压力裕度、超速裕度及排气温度裕度这些各裕度值向发动机ECU10A输出。另外，涡轮ECU10B基于从发动机ECU10A发送的目标增压压力，按照前述的图5所示的控制逻辑电路计算VG开度指令值(T3)。此时，如上所述，设定控制增益，以计算与所选择的增压压力控制模式对应的涡轮工作点。接着，最后进行反馈控制(T4)，以使可变控制机构3d的VG开度与VG开度指令值一致。
如上所述，这样构成的本实施方式的增压系统的控制装置10具备具有与发动机ECU10A分别独立的控制部及信号输入部的涡轮ECU10B。该涡轮ECU10B与同时进行燃料喷射装置、进气排气门、点火装置、催化剂装置等多类设备的控制的发动机ECU10A不同，是基本上只进行涡轮增压器3的可变控制机构3d的控制的控制器。因此，通过在该涡轮ECU10B的涡轮控制部10B2中计算VG开度指令值(涡轮控制指令值)，并将该VG开度指令值向涡轮增压器3的可变控制机构3d(增压压力控制单元)输出，从而使对可变控制机构3d的控制不需要与发动机ECU10A进行通信，因此，能够避免与发动机10A的通信延迟造成的影响，迅速地控制增压压力。
另外，如上所述，在本实施方式的增压系统的控制装置10中，在裕度低于裕度阈值的情况下，与裕度高于裕度阈值的情况相比，到涡轮增压器3的增压压力成为目标增压压力为止的响应时间更长。因此，在裕度低于裕度阈值这样的对喘振没有容限的状态下，能够避免喘振的产生，抑制涡轮增压器3的异常运转。另外，由于是在具有与发动机ECU10A分别独立的控制部及信号输入部的涡轮ECU10B中计算裕度，因而与在发动机ECU10A中计算裕度的情况相比，能够以高速和高精度进行裕度的计算。
＜第二实施方式＞
图12是表示应用本发明第二实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。除了具备旁通管路14及排气旁通阀12之外，本实施方式的发动机系统1a具有与图1所示的实施方式的发动机系统1基本相同的结构。因此，对于相同的结构标注相同的附图标记，省略详细的说明。
如图12所示，旁通管路14以绕过涡轮增压器3的涡轮3b的方式与排气管路6连接。而且，在旁通管路14上设有排气旁通阀12，通过调整该排气旁通阀12的开度，能够控制向涡轮3b流动的排气流量和流过旁通管路14的排气流量。通过控制向涡轮3b流动的排气流量，能够控制涡轮3b及与涡轮3b同轴驱动的压缩机3a的转速。
即，在本实施方式中，上述的可变控制机构3d及排气旁通阀12均相当于控制由压缩机3a压缩的进气的增压压力的增压压力控制单元。与可变控制机构3d的VG开度一样，该排气旁通阀12的WG阀开度由控制装置10控制。此外，在仅控制排气旁通阀12的情况下，涡轮增压器3也可以不具备可变控制机构3d。
图13及图14A、14B是用于说明第二实施方式的涡轮ECU的控制逻辑电路的方框图，图13表示仅控制排气旁通阀12时的控制逻辑电路，图14A表示控制排气旁通阀12和可变控制机构3d双方时的控制逻辑电路。另外，图14B是用于说明图14A中的控制逻辑电路的图。
在图13所示的控制逻辑电路中，首先，由加减算器51算出目标增压压力与实际增压压力的偏差。然后，基于算出的偏差和预先确定的控制增益，在反馈控制单元52中计算WG阀开度指令值。然后，由加减算器53算出计算出的WG阀开度指令值与实际的WG阀开度的偏差，基于算出的偏差，利用反馈控制单元54生成用于控制WG阀开度的PWM信号。
图14A所示的控制逻辑电路可大体分成在图中上侧所示的VG开度的控制逻辑电路(A)和在图中下侧所示的WG阀开度的控制逻辑电路(B)。
在VG开度的控制逻辑电路(A)中，首先，由加减算器55算出目标增压压力与实际增压压力的偏差。然后，基于算出的偏差和预先确定的控制增益，在反馈控制单元56中计算VG开度指令值。另外，此时，将在以发动机转速及加速信号作为输入的前馈映射M9中算出的值与由反馈控制单元56计算出的VG开度指令值相加，由此，能够提高控制的响应性。然后，将由加算器57算出的VG开度指令值向限幅器58或限幅器63输出。限幅器58及限幅器63为带有限幅器的线形化表，如图14B所示，若θ≧－1，则WG阀开度被固定在限幅器下限，只有VG开度改变，若θ＜－1，则VG阀开度被固定在限幅器下限，只有WG阀开度改变。在通常的使用范围(θ≧－1)中，WG阀开度被固定在限幅器下限，通过控制VG开度来进行增压压力的控制。在该情况下，由加算器57算出的VG开度指令值从限幅器58输出至加算器59。然后，在加减算器59算出从限幅器58输出的VG开度指令值与实际的VG开度的偏差，基于算出的偏差，由反馈控制单元60生成用于控制VG开度的PWM信号。
另一方面，在WG阀开度的控制逻辑电路(B)中，首先，在加减算器61算出目标增压压力与实际增压压力的偏差。然后，基于算出的偏差和预先确定的控制增益，在反馈控制单元62中计算WG阀开度指令值，向计算处理器64输出。另外，在增压压力比目标增压压力高很多的情况下(θ＜－1)，VG开度被固定在限幅器下限，通过控制WG阀开度来进行增压压力的控制。在该情况下，由加算器57算出的VG开度指令值从限幅器63向计算处理器64输出。
计算处理器64计算对应于来自限幅器63的输出值的WG阀开度指令值。然后，将该计算的WG阀开度指令值和从反馈控制单元62输出的WG阀开度指令值中的任一较大方作为WG阀开度指令值输出至加减算器65。在未从限幅器63输入VG开度指令值的情况下，不进行向加减算器65的输出。然后，在加减算器65算出从计算处理器64输出的WG阀开度指令值与实际的WG阀开度的偏差，基于算出的偏差，由反馈控制单元66生成用于控制WG阀开度的PWM信号。
在此，利用可变控制机构3d进行的增压压力控制的控制响应性比利用排气旁通阀12进行的增压压力控制的控制响应性高。即，在图14所示的控制逻辑电路中，将VG开度的控制逻辑电路(A)中的反馈控制单元56的控制增益设定得比WG阀开度的控制逻辑电路(B)中的反馈控制单元62的控制增益大。而且，在VG开度的控制逻辑电路(A)中，将来自前馈映射M9的输出值与由反馈控制单元56计算出的VG开度指令值相加，使控制响应性变得更高。
此外，在图13、图14所示的控制逻辑电路中，WG阀开度指令值的计算也可以根据目标排气压与实际排气压的偏差通过反馈控制进行。在压缩机侧未设置旁通管路的发动机系统中，增压压力和排气压之间具有较高的相关性，可利用排气旁通阀12控制排气压来将增压压力控制成目标增压压力。在此，目标排气压被设定成与目标增压压力对应的值。实际的排气压由配置在排气管路6的旁通管路14的分岐位置下游侧的压力传感器26检测。
图15是第二实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图。本流程图的内容与上述的第一实施方式的控制流程图大致相同，但在步骤T3中，不仅计算VG开度指令值，而且还计算WG阀开度指令值，并且在步骤T4中，不仅控制VG开度，而且还控制WG阀开度，这些点与上述第一实施方式不同。
根据这种实施方式，通过调整作为增压压力控制单元的可变控制机构3d及排气旁通阀12各自的VG开度及WG阀开度，能够控制涡轮增压器3的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
另外，如上所述，利用可变控制机构3d进行的增压压力控制的控制响应性比利用排气旁通阀12进行的增压压力控制的控制响应性更高，所以能够以高效率和大范围控制增压压力。
＜第三实施方式＞
图16是表示应用本发明第三实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。除了具备电动涡轮增压器5及进气侧旁通管路18之外，本实施方式的发动机系统1b具有与上述的实施方式的发动机系统基本相同的结构。因此，对于相同的结构标注相同的符号，省略详细的说明。
如图16所示，电动涡轮增压器5由配置于涡轮增压器3的压缩机3a的下游侧的进气管路4的电动压缩机5a、旋转驱动该电动压缩机5a的马达5b、连结电动压缩机5a和马达5b的转子5c、控制马达5b的转速的逆变器5d(转速控制单元)构成。通过利用马达5b旋转驱动电动压缩机5a，压缩流入电动压缩机5a的进气。即，在本实施方式中，压缩向发动机2供给的进气的增压器由涡轮增压器3和电动涡轮增压器5构成。
进气侧旁通管路18以绕过电动涡轮增压器5的电动压缩机5a的方式与进气管路4连接。另外，在进气侧旁通管路18上设置旁通阀16，通过对该旁通阀16进行开闭操作，控制是否使进气向电动压缩机5a流入。
即，在本实施方式中，上述的排气旁通阀12相当于控制压缩机3a的增压压力的增压压力控制单元。另外，上述的逆变器5d相当于控制电动压缩机5a的增压压力的增压压力控制单元。与排气旁通阀12的WG阀开度一样，该逆变器5d及旁通阀16由控制装置10控制。
图17是用于说明第三实施方式中的涡轮ECU的控制逻辑电路的方框图。此外，在涡轮ECU10B中，除了对逆变器5d发送的电动压缩机指令值、对旁通阀16发送的开闭指令值之外，还计算对排气旁通阀12发送的WG阀开度指令值。但是，该WG阀开度指令值的计算逻辑电路与图13所示的控制逻辑电路相同，因此，在图17中省略说明。
在图17所示的控制逻辑电路中，首先，在加减算器67算出目标增压压力与实际增压压力的偏差。然后，基于算出的偏差和预先确定的控制增益，在反馈控制单元68中计算电动压缩机指令值(转速)。然后，将在反馈控制单元68计算出的电动压缩机指令值向开关69输出。在开关69为On时，开关69将从反馈控制单元68输出的电动压缩机指令值向加减算器70输出。在开关为Off时，不将从反馈控制单元68输出的电动压缩机指令值向加减算器70输出(零输出)。该开关的On/Off根据向马达5b供给的电压(电池电压)进行切换。在向马达5b供给马达工作所需的规定以上的电压的状态下，开关为On，在只供给低于规定电压的电压的状态下，开关为Off。然后，在加减算器70算出从开关70输出的电动压缩机指令值与电动压缩机反馈值的偏差，基于算出的偏差，由反馈控制单元71生成用于控制电动压缩机转速的PWM信号。
另外，在图17所示的控制逻辑电路中，还生成对旁通阀16发送的开闭指令值。对旁通阀16进行控制，使其在电动涡轮增压器5进行工作时成为全闭，在电动涡轮增压器5不进行工作时成为全开。
图18是第三实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图。本流程图的内容与上述第一、第二实施方式中的控制流程图大致相同，但在步骤T3中，不仅计算WG阀开度指令值，而且还计算电动压缩机指令值，并且在步骤T4中，不仅控制WG阀开度，而且还控制电动压缩机转速，这些点与上述的第一、第二实施方式不同。
根据这种实施方式，在具备涡轮增压器3和电动涡轮增压器5的所谓二级增压系统中，调整作为针对涡轮增压器3的增压压力控制单元的排气旁通阀12的WG阀开度，并且利用作为针对电动涡轮增压器5的增压压力控制单元的逆变器5d(转速控制单元)来控制马达5b的转速，由此，能够分别控制涡轮增压器3及电动涡轮增压器5的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
此外，在上述实施方式中，将电动涡轮增压器5配置在高压级侧，但也可以调换涡轮增压器3和电动涡轮增压器5的位置，将电动涡轮增压器5配置在低压级侧。另外，也可以将本实施方式的涡轮增压器3设置成具有可变控制机构3d的可变式涡轮增压器，与上述的第二实施方式组合。
＜第四实施方式＞
图19及图20是表示应用本发明第四实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。除了是具备高压级涡轮增压器3A和低压级涡轮增压器3B的所谓二级增压系统，且具备使在排气管路6流动的排气的一部分向进气管路4回流的EGR系统之外，本实施方式的发动机系统1c及1d具有与上述的实施方式的发动机系统基本相同的结构。因此，对于相同的结构标注相同的符号，省略详细的说明。
如图19及图20所示，高压级涡轮增压器3A具有配置在排气管路6的高压级涡轮3Ab和配置在进气管路4的高压级压缩机3Aa。两者被转子3Ac连结而同轴驱动。低压级涡轮增压器3B具有配置在比高压级涡轮3Ab更靠排气管路6的下游侧的低压级涡轮3Bb、和配置在比高压级压缩机3Aa更靠进气管路4的上游侧的低压级压缩机3Ba。两者被转子3Bc连结而同轴驱动。
在排气管路6上分别连接有绕过高压级涡轮3Ab的高压级旁通管路14A、及绕过低压级涡轮3Bb的低压级旁通管路14B。而且，在高压级旁通管路14A上设有高压级排气旁通阀12A，在低压级旁通管路14B上设有低压级排气旁通阀12B。
在进气管路4上连接有绕过高压级压缩机3Aa的进气侧旁通管路18，在该进气侧旁通管路18上设有旁通阀16。在进行利用高压级涡轮增压器3A的增压的情况下，该旁通阀16被控制成全闭，在不进行利用高压级涡轮增压器3A的增压的情况下，该旁通阀16被控制成全开。该旁通阀16的开闭控制由上述的涡轮ECU10B控制。另外，在高压级压缩机3Aa及低压级压缩机3Ba各自的排出侧，分别设有用于检测高压级压缩机3Aa及低压级压缩机3Ba各自的增压压力的压力传感器22A、22B。
在图19所示的发动机系统1c中，上述EGR系统由连接高压级涡轮3Ab的上游侧的排气管路6和高压级压缩机3Aa的下游侧的进气管路4的高压EGR管路28A构成。在该高压EGR管路28A上分别设有高压EGR冷却器29A及高压EGR阀30A，通过调整高压EGR阀30A的开度，控制向进气侧回流的排气流量。该高压EGR阀30A的阀开度由上述的涡轮ECU10B控制。通过该所谓高压EGR系统，在发动机系统1b中，能够抑制燃烧室2a的燃烧温度，有效地抑制NOx。
在图20所示的发动机系统1d中，上述的EGR系统由连接低压级涡轮3Bb的下游侧的排气管路6和低压级压缩机3Ba的上游侧的进气管路4的低压EGR管路28B构成。在该低压EGR管路28B上分别设有低压EGR冷却器29B及低压EGR阀30B，通过调整低压EGR阀30B的开度，控制向进气侧回流的排气流量。该低压EGR阀30B的阀开度由上述的涡轮ECU10B控制。通过该所谓低压EGR系统，在发动机系统1d中，能够抑制燃烧室2a的燃烧温度，有效地抑制NOx。
而且，在本实施方式中，通过高压级排气旁通阀12A及低压级排气旁通阀12B都分别调整各自的WG阀开度，分别控制高压级涡轮增压器3A及低压级涡轮增压器3B的增压压力。高压级排气旁通阀12A及低压级排气旁通阀12B的WG阀开度指令值基于上述的图13所示的控制逻辑电路分别进行计算。
图21是第四实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图。本流程图的内容与上述的第一～第三实施方式中的控制流程图大致相同，但在步骤T3中，计算高压级WG阀开度指令值及低压级WG阀开度指令值，并且在步骤T4中，不仅控制高压级WG阀开度，还控制低压级WG阀开度，这些点与上述的第一～第三实施方式不同。
根据这种实施方式，在具备高压级涡轮增压器3A和低压级涡轮增压器3B的所谓二级增压系统中，通过调整作为针对高压级涡轮增压器3A的增压压力控制单元的高压级排气旁通阀12A及作为针对低压级涡轮增压器3B的增压压力控制单元的低压级排气旁通阀12B各自的WG阀开度，能够控制高压级涡轮增压器3A及低压级涡轮增压器3B的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
此外，在上述实施方式中，发动机系统1c只具备高压级EGR系统，发动机系统1d只具备低压级EGR系统，但本发明的发动机系统也可以同时具备高压级EGR系统和低压级EGR系统。另外，如果控制旁通阀16、高压EGR阀30A及低压EGR阀30B，对增压压力也会造成影响。因此，除了上述的高压级排气旁通阀12A及低压级排气旁通阀12B之外，也可以将这些旁通阀16、高压EGR阀30A及低压EGR阀30B用作增压压力控制单元。
＜第五实施方式＞
本实施方式的发动机系统具有与图19及图20所示的发动机系统1c、1d相同的结构，因而省略详细的说明。
在本实施方式中，通过分别调整高压级涡轮增压器3A的可变控制机构3Ad及低压级涡轮增压器3B的可变控制机构3Bd的VG开度，分别控制高压级涡轮增压器3A及低压级涡轮增压器3B的增压压力。高压级涡轮增压器3A的可变控制机构3Ad及低压级涡轮增压器3B的可变控制机构3Bd的VG开度指令值基于上述的图5所示的控制逻辑电路分别进行计算。
图22是第五实施方式中的增压压力控制单元的控制流程图。本流程图中的内容与上述的第四实施方式中的控制流程图大致相同，但在步骤T3中，计算高压级涡轮增压器3A的可变控制机构3Ad的VG开度指令值及低压级涡轮增压器3B的可变控制机构3Bd的VG开度指令值，并且在步骤T4中，控制高压级涡轮增压器3A的可变控制机构3Ad的VG开度和低压级涡轮增压器3B的可变控制机构3Bd的VG开度，这些点与上述的第四实施方式不同。此外，在本实施方式中，不一定要求对高压级涡轮增压器3A的可变控制机构3Ad及低压级涡轮增压器3B的可变控制机构3Bd双方的VG开度都进行控制，只要控制至少任一方的VG开度即可。
根据这种实施方式，在具备高压级涡轮增压器3A和低压级涡轮增压器3B的所谓二级增压系统中，通过调整作为针对高压级涡轮增压器3A的增压压力控制单元的高压级涡轮增压器3A的可变控制机构3Ad及作为针对低压级涡轮增压器3B的增压压力控制单元的低压级涡轮增压器3B的可变控制机构3Bd中的至少任一方，能够控制高压级涡轮增压器3A及低压级涡轮增压器3B中的至少任一方的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。例如，可以组合上述的实施方式，也可以在不脱离本发明目的的范围内进行各种变更。
产业上的利用可能性
本发明的至少一实施方式可作为用于向发动机供给压缩的进气的增压系统的控制装置，优选用于汽车、船舶、工业用的发动机中。
附图标记说明
1、1a～1d 发动机系统
2 发动机
2a 燃烧室
3 涡轮增压器
3a 压缩机
3b 涡轮
3c 转子
3d 可变控制机构
3A 高压级涡轮增压器
3Aa 高压级压缩机
3Ab 高压级涡轮
3Ac 转子
3Ad 可变控制机构
3B 低压级涡轮增压器
3Ba 低压级压缩机
3Bb 低压级涡轮
3Bc 转子
3Bd 可变控制机构
4 进气管路
5 电动涡轮增压器
5a 电动压缩机
5b 马达
5c 转子
5d 逆变器(转速控制单元)
6 排气管路
8 中冷器
10 控制装置
10A 发动机ECU
10B 涡轮ECU
12 排气旁通阀
12A 高压级排气旁通阀
12B 低压级排气旁通阀
14 旁通管路
14A 高压级旁通管路
14B 低压级旁通管路
16 旁通阀
18 进气侧旁通管路
20 转速传感器
21 空燃比传感器
22、22A、22B 压力传感器
23 空气流量计
24 爆震传感器
25 排气温度传感器
26 压力传感器
28A 高压EGR管路
28B 低压EGR管路
29A 高压EGR冷却器
29B 低压EGR冷却器
30A 高压EGR阀
30B 低压EGR阀

Claims (10)

1.一种增压系统的控制装置，所述增压系统用于向发动机供给压缩的进气，
所述增压系统包含：
增压器，其压缩向所述发动机供给的进气；
增压压力控制单元，其控制所述增压器的增压压力；
控制装置，其控制所述增压压力控制单元，
所述控制装置具备：
发动机控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号的发动机信号输入部、及基于向该发动机信号输入部输入的传感器信号控制所述发动机的运转状态的发动机控制部，
所述增压系统的控制装置的特征在于，所述控制装置还具备：
涡轮控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号中的至少与所述增压器的运转状态相关的传感器信号的涡轮信号输入部、及包含计算与所述增压器的目标增压压力对应的涡轮控制指令值的涡轮控制指令值计算部的涡轮控制部，具有与所述发动机控制器分别独立的控制部及信号输入部，且该涡轮控制器与所述发动机控制器分体构成，
通过将由所述涡轮控制指令值计算部计算出的所述涡轮控制指令值输出至所述增压压力控制单元来控制所述增压压力控制单元，以使所述增压器的增压压力成为所述目标增压压力，
并且，所述涡轮控制部包含基于输入到所述涡轮信号输入部的传感器信号计算所述增压器的喘振裕度的裕度计算部，
所述发动机控制部包含比较由所述裕度计算部计算的喘振裕度和预先规定的裕度阈值的喘振·超速许可判定部，
与所述喘振裕度高于所述裕度阈值的情况相比，在所述喘振裕度低于所述裕度阈值的情况下，到所述增压器的增压压力成为所述目标增压压力为止的响应时间变长。
2.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
所述裕度阈值基于所述增压器的目标增压压力与实际增压压力的偏差或目标燃料喷射量与实际燃料喷射量的偏差规定。
3.一种增压系统的控制装置，所述增压系统用于向发动机供给压缩的进气，
所述增压系统包含：
增压器，其压缩向所述发动机供给的进气；
增压压力控制单元，其控制所述增压器的增压压力；
控制装置，其控制所述增压压力控制单元，
所述控制装置具备：
发动机控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号的发动机信号输入部、及基于向该发动机信号输入部输入的传感器信号控制所述发动机的运转状态的发动机控制部，
所述增压系统的控制装置的特征在于，所述控制装置还具备：
涡轮控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号中的至少与所述增压器的运转状态相关的传感器信号的涡轮信号输入部、及包含计算与所述增压器的目标增压压力对应的涡轮控制指令值的涡轮控制指令值计算部的涡轮控制部，具有与所述发动机控制器分别独立的控制部及信号输入部，且该涡轮控制器与所述发动机控制器分体构成，
通过将由所述涡轮控制指令值计算部计算出的所述涡轮控制指令值输出至所述增压压力控制单元来控制所述增压压力控制单元，以使所述增压器的增压压力成为所述目标增压压力，
并且所述发动机控制器的发动机控制部包含识别选自两种以上的增压压力控制模式中的一种增压压力控制模式的增压压力控制模式指示判定部，
所述涡轮控制指令值计算部基于所述增压器的目标增压压力与实际增压压力的偏差及预定的控制增益反馈控制所述涡轮控制指令值，并且，根据所述增压压力控制模式指示判定部中识别的一种增压压力控制模式使所述控制增益不同。
4.如权利要求1或3所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
所述增压器由可变式涡轮增压器构成，该可变式涡轮增压器具有：被来自所述发动机的排气能量旋转驱动的配置于所述发动机的排气管路的涡轮、与该涡轮同轴驱动的配置于所述发动机的进气管路的压缩机、控制流入所述涡轮的排气的流动的可变控制机构，
所述控制装置通过调整所述可变控制机构来控制流入所述涡轮的所述排气的流动，从而控制所述增压器的增压压力。
5.如权利要求1或3所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
所述增压器由涡轮增压器构成，该涡轮增压器具有被来自所述发动机的排气能量旋转驱动的配置于所述发动机的排气管路的涡轮、和与该涡轮同轴驱动的配置于所述发动机的进气管路的压缩机，
在所述发动机的排气管路上连接有绕过所述涡轮的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气旁通阀，
所述控制装置通过调整所述排气旁通阀的阀开度，控制所述增压器的增压压力。
6.如权利要求1或3所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
所述增压器由可变式涡轮增压器构成，该可变式涡轮增压器具有：被来自所述发动机的排气能量旋转驱动的配置于所述发动机的排气管路的涡轮、与该涡轮同轴驱动的配置于所述发动机的进气管路的压缩机、控制流入所述涡轮的排气的流动的可变控制机构，
在所述发动机的排气管路上连接有绕过所述涡轮的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气旁通阀，
所述控制装置通过调整所述可变控制机构来控制流入所述涡轮的所述排气的流动，从而控制所述增压器的增压压力，并且，通过调整所述排气旁通阀的阀开度来控制所述增压器的增压压力。
7.如权利要求6所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
利用所述可变控制机构的增压压力控制的控制响应性比利用所述排气旁通阀的增压压力控制高。
8.如权利要求1或3所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
所述增压器由涡轮增压器和电动涡轮增压器构成，
所述涡轮增压器具有被从所述发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于所述发动机的排气管路的涡轮、及与该涡轮同轴驱动的配置于所述发动机的进气管路的压缩机，
所述电动涡轮增压器具有配置于所述涡轮增压器的压缩机的上下游中任一方的电动压缩机、旋转驱动该电动压缩机的马达、及控制该马达的转速的转速控制单元，
在所述发动机的排气管路上连接有绕过所述涡轮的旁通管路，在所述旁通管路上设置有排气旁通阀，
所述控制装置通过调整所述排气旁通阀的阀开度来控制所述涡轮增压器的增压压力，并且，通过利用所述转速控制单元控制所述马达的转速来控制所述电动涡轮增压器的增压压力。
9.如权利要求1或3所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
所述增压器由高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器构成，
所述高压级涡轮增压器具有被从所述发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于所述发动机的排气管路的高压级涡轮、及与该高压级涡轮同轴驱动的配置于所述发动机的进气管路的高压级压缩机，
所述低压级涡轮增压器具有配置于所述排气管路中的比所述高压级涡轮更下游侧的低压级涡轮、及与该低压级涡轮同轴驱动的配置于所述进气管路中的比所述高压级压缩机更上游侧的低压级压缩机，
在所述发动机的排气管路上分别连接有绕过所述高压级涡轮的高压级旁通管路及绕过所述低压级涡轮的低压级旁通管路，在所述高压级旁通管路上设置有高压级排气旁通阀，在所述低压级旁通管路上设置有低压级排气旁通阀，
所述控制装置通过分别调整所述高压级排气旁通阀及所述低压级排气旁通阀的阀开度，分别控制所述高压级涡轮增压器及所述低压级涡轮增压器的增压压力。
10.如权利要求1或3所述的增压系统的控制装置，其特征在于，
所述增压器由高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器构成，
所述高压级涡轮增压器具有被从所述发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于所述发动机的排气管路的高压级涡轮、及与该高压级涡轮同轴驱动的配置于所述发动机的进气管路的高压级压缩机，
所述低压级涡轮增压器具有配置于所述排气管路中的比所述高压级涡轮更下游侧的低压级涡轮、及与该低压级涡轮同轴驱动的配置于所述进气管路中的比所述高压级压缩机更上游侧的低压级压缩机，
所述高压级涡轮增压器及所述低压级涡轮增压器中的至少任一方由具有控制流入所述高压级涡轮及所述低压级涡轮的所述排气的流动的可变控制机构的可变式涡轮增压器构成，
所述控制装置通过调整所述高压级涡轮增压器及所述低压级涡轮增压器中的至少任一方的可变控制机构来控制所述排气的流动，从而控制所述高压级涡轮增压器及所述低压级涡轮增压器中的至少任一方的增压压力。
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