CN106401734A

CN106401734A - 用于内燃机的控制设备

Info

Publication number: CN106401734A
Application number: CN201610500527.XA
Authority: CN
Inventors: 田畑正和
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2036-06-29
Also published as: JP2017031884A; CN106401734B; JP6248993B2; US20170030259A1; EP3133273B1; US10190484B2; EP3133273A1

Abstract

本发明提出一种用于内燃机(10)的控制设备，其中第一压缩机(22a)和第二压缩机(26a)被并行布置在进气通道(14)中，该用于控制内燃机的控制设备被配置成：在其中请求增加发动机转矩时要求利用第二压缩机(26a)增压的情形中，在第一压缩机(22a)的功率使用排气能量调整装置(40和42)被增加到一定值或更大时开始逝去了延迟时间之际，开始利用第二压缩机(26a)的增压。

Description

用于内燃机的控制设备

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的控制设备，并且更特别地，涉及一种用于控制其中由排气驱动的第一压缩机和由排气以外的动力驱动的第二压缩机被并行配置在进气通道中的内燃机的控制设备。

背景技术

在专利文献1中，公开了一种装备有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器的内燃机的涡轮增加器控制设备。第一和第二涡轮增压器的压缩机被并行配置在进气通道中，并且类似地，第一和第二涡轮增压器的涡轮被并行配置在排气通道中。第一涡轮增压器和第二涡轮增压器每个都装备有可变喷嘴，作为可变增压装置。进气通道中配置有用于调节通过第二涡轮增压器的压缩机的空气的流量的进气开关阀。排气通道中配置有用于调节流入第二涡轮增压器的涡轮中的排气的流量的排气开关阀。进一步，排气通道装备有在第二涡轮增压器的涡轮的上游的位置处旁路排气开关阀的排气旁路通道、以及打开和闭合排气旁路通道的排气旁通阀。

根据上述涡轮增压器控制设备，在使用第一涡轮增压器和第二涡轮增压器两者来执行增压的模式中，控制第一涡轮增压器的可变喷嘴的开度，使得两个涡轮增压器之间的空气量比成为预定目标空气量比。进一步，当从仅仅使用第一涡轮增压器的模式切换到使用两个涡轮增压器的前述模式时，执行下面的操作以抑制转矩冲击。也就是，当进气开关阀、排气开关阀以及排气旁通阀都被控制从闭合状态到打开状态以执行前述模式切换时，这三个阀以排气旁通阀、排气开关阀以及进气开关阀的顺序打开。

下面为申请人已经作为本发明的相关技术而告知的专利文献的清单。

【专利文献1】JP 2008-190412 A

【专利文献2】JP 2004-278430 A

【专利文献3】JP 2008-045524 A

【专利文献4】JP 09-195781 A

【专利文献5】JP 06-207522 A

技术问题

已知这样的内燃机，其装备有具有由排气驱动的第一压缩机的第一增压器(涡轮增压器)、以及具有由排气以外的动力驱动的第二压缩机的第二增压器(例如，电动增压器)，其中第一压缩机和第二压缩机被并行配置在进气通道中。在做出增加具有这样的配置的内燃机中的发动机转矩的请求之后，转矩响应能够通过用利用第二压缩机的增压以辅助利用第一压缩机的增压来改进。因此，在做出了转矩请求的情况下，期望迅速开始利用第二压缩机的增压。然而，如果在转矩请求时在第一压缩机的功率小的状态中开始利用第二压缩机的增压，则存在第一压缩机中将发生浪涌的可能性。一旦第一压缩机中发生浪涌，第一压缩机保持卡在浪涌状态中而第二压缩机正在运行中。进一步，因为第一压缩机不能在发生浪涌的同时增加增压压力，第一压缩机不能保证高转矩响应。因此，必需在开始利用第二压缩机的增压之前提升第一压缩机的功率。为了以此方式来提升第一压缩机的功率，必需在接收转矩请求到开始利用第二压缩机的增压的期间内提供预定量的能量给第一压缩机。因此，为了在开始利用第二压缩机的增压之前提升第一压缩机的功率，必需适当地调整排气能量调整装置的打开度和利用第二压缩机增压的开始正时。

发明内容

已经做出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的在于提供内燃机的控制设备，其中由排气驱动的第一压缩机和由排气以外的动力驱动的第二压缩机被并行配置在进气通道中，所述控制设备被配置为：在请求增加发动机转矩时，防止由于开始利用第二压缩机的增压而发生第一压缩机中的浪涌。

根据本发明的用于控制内燃机的控制设备被配置成控制包括以下的内燃机：涡轮，所述涡轮被布置在内燃机的排气通道中并且被配置成由排气驱动；第一压缩机，所述第一压缩机被布置在内燃机的进气通道中，并且被配置成由涡轮驱动以及对进气增压；排气能量调整装置，所述排气能量调整装置被配置成调整由涡轮恢复的排气能量的量并且由此改变第一压缩机的功率；第二压缩机，所述第二压缩机被布置在进气通道中并且被配置成由排气以外的动力来驱动以及对进气增压；以及增压控制装置，所述增压控制装置被配置成在执行利用第二压缩机的增压与停止利用第二增压机的增压之间切换。第一压缩机的下游侧上的进气通道连接到第二压缩机的下游侧上的进气通道。控制设备包括控制器。所述控制器被配置成：控制排气能量调整装置，使得在请求增加发动机转矩时要求利用第二压缩机增压的情形中，第一压缩机的功率被增加到一定值或更大；以及控制增压控制装置，使得自第一压缩机的功率被增加到一定值或更大时开始起逝去了延迟时间之际，开始利用第二压缩机的增压。

延迟时间可以随着增加发动机转矩的请求的度的增加而更短。

第一压缩机的功率的所述一定值可以随着延迟时间的增加而更小。

根据本发明，排气能量调整装置由控制器控制，使得：在其中在请求增加发动机转矩时要求利用第二压缩机的增压的情形中，第一压缩机的功率被增加到一定值或更大。进一步，增压控制装置由控制器控制，使得：在自第一压缩机的功率被增加到一定值或更大时开始起逝去了延迟时间之际，开始利用第二压缩机的增压。也就是，根据本发明，排气能量调整装置的打开度和利用第二压缩机的增压的开始正时能够被适当地调整，使得利用第二压缩机的增压在第一压缩机的功率被增加之后开始。因而，利用第二压缩机的增压能够在第一压缩机的功率相比于在做出前述请求时立即开始利用第二压缩机的增压的示例而言变得更高之后开始。结果，在其中第一压缩机和第二压缩机被并行配置在进气通道中的内燃机中，能够防止由于开始利用第二压缩机的增压导致发生第一压缩机中的浪涌。

所述利用第二压缩机的增压能够在至少由所述涡轮和所述第一压缩机构成的第一增压器已经恢复等效于避免所述第一压缩机中的浪涌所需的能量的量的功量的状态中开始。结果是，能够明确防止由于开始利用第二压缩机的增压导致发生第一压缩机中的浪涌。

所述排气能量调整装置能够包括旁路所述涡轮且连接到所述排气通道的排气旁路通道以及布置在其中的旁通阀，并且所述第一压缩机的所述功率通过在预定打开度控制范围内调整所述旁通阀的打开度来改变。

所述增加发动机转矩的请求的度是由所述控制器使用加速器位置传感器测量的加速器踩压量。

所述旁通阀是电控废气旁通阀。

所述控制器能够被配置为通过如下来调整所述旁通阀的所述打开度：基于所测量到的所述加速器踩压量来计算所述延迟时间；计算所述避免所述浪涌所需的能量的量；通过将所计算的所述能量的量除以所计算的所述延迟时间来计算所述第一压缩机的目标功率；计算在所述旁通阀被完全关闭时待获得的所述第一压缩机的功率；以及判定所述目标功率是否低于在所述旁通阀被完全关闭时待获得的所述第一压缩机的功率，如果是，则基于进气流量和所述目标功率来计算目标打开度；并且开始关闭所述旁通阀以便其打开度达到所述目标打开度的操作。

可以按照其中安装内燃机的车辆的速度、发动机速度以及发动机转矩中的至少一个来调整延迟时间。

所述控制器能够进一步配置为：如果判定的结果是否定的，则设置完全关闭的打开度作为目标打开度；判定目标功率是否高于当旁通阀完全关闭时待获得的第一压缩机的功率，如果是，调整延迟时间，以便变成通过将目标功率与延迟时间的乘积除以当旁通阀完全关闭时待获得的第一压缩机的功率所获得的值。

所述控制器能够配置为通过如下来计算避免浪涌所需的能量的量：测量进气流量；计算目标涡轮速度，其为避免浪涌所需的涡轮速度的目标值；测量当前涡轮速度；以及基于目标涡轮速度和当前涡轮速度来计算避免浪涌所需的能量的量。

所述目标涡轮速度被设置以便随着进气流量的增加而逐渐变得更高。

所述第一压缩机的功率的所述一定值通过从目标功率和当旁通阀完全关闭时待获得的第一压缩机的功率中较低的一个减去第一增压器的轴承损失来获得。

所述增压控制装置包括：电动机、电连接到电动机并用于基于来自控制器的命令控制电动机的通电的电动机控制器、和用于向电动机提供电力的电池。

附图说明

图1为根据本发明的第一实施例的用于示意性地描述系统的配置的视图；

图2A和图2B为用于描述当请求增加发动机转矩的时开始双增压模式时可能出现的问题的视图；

图3A和3B为用于描述在做出要求双增压模式的转矩请求时在本发明的第一实施例中执行的控制的时序图；

图4A和4B为用于描述在做出要求双增压模式的转矩请求时在本发明的第一实施例中执行的控制的时序图；

图5A和图5B为用于示意性地描述其中执行第一实施例的控制的情形中压缩机的相应的运行点的轨迹的压缩机特性图；

图6为图示根据本发明的第一实施例的控制的流程的主流程图；

图7为图示图6中所示的流程图中的步骤104中的WGV打开度控制的流程的流程图；

图8为图示其中限定了延迟时间Td与加速器踩压量之间的关系的特性图的设置的示例的视图；

图9为图示图7中所示的流程图中的步骤204中的计算能量A的处理的流程的流程图；

图10为代表其中限定了目标涡轮速度Nttrg与进气流量Ga之间的关系的特性图的设置的示例的视图；

图11为代表其中限定了能量A与目标涡轮速度Nttrg以及当前涡轮速度Nt之间的关系的特性图的设置的示例的视图；

图12为代表其中限定了功率B0与进气流量Ga之间的关系的特性图的设置的示例的视图；以及

图13为代表涡轮的输出功率Lt、进气流量Ga以及WGV打开度之间的关系的视图。

具体实施方式

第一实施例

第一实施例的系统配置

图1为用于示意性地描述根据本发明的第一实施例的系统的配置的视图。图1中图示的内燃机10包括内燃机主体12。内燃机10为安装在车辆中并且用作其动力源的火花点火式发动机(作为一个示例，汽油发动机)。进气通道14和排气通道16与内燃机主体12的每个气缸连通。

进气通道14包括被吸入内燃机主体12的相应的气缸中的空气流过的第一进气通道14a。在第一进气通道14a的入口附近设置空气滤清器18。输出与流过第一进气通道14a的进气的流量一致的信号的气流传感器20被附接到空气滤清器18。

用于对进气增压的涡轮增压器22的压缩机(此后，称作“涡轮压缩机”)22a被布置在空气滤清器18的下游侧上的第一进气通道14a中。离心式压缩机、斜流式压缩机或轴流式压缩机能够用作涡轮压缩机22a。涡轮增压器22包括被布置在排气通道16中的涡轮22b。涡轮压缩机22a通过连接轴22c被一体地连接到涡轮22b，并且由流过涡轮22b的排气来旋转驱动。进一步，用于检测涡轮压缩机22a的速度(此后，还称作“涡轮速度”)Nt的涡轮速度传感器22d被附接到涡轮增压器22。另外，稍后描述的用于对由涡轮压缩机22a或者由涡轮压缩机22a和电动压缩机26a两者压缩的进气进行冷却的中间冷却器24被布置在第一进气通道14a中且在涡轮压缩机22a的下游侧的位置处。

进气通道14包括第二进气通道14b。第二进气通道14b连接第一进气通道14a中的涡轮压缩机22a的上游侧的部件与第一进气通道14a中的涡轮压缩机22a的下游侧的部件。也就是，第二进气通道14b为旁路涡轮压缩机22a的进气通道。电动增压器26的压缩机(此后，称作“电动压缩机”)26a被布置在第二进气通道14b中。根据这一配置，本实施例的涡轮压缩机22a和电动压缩机26a被并行布置在进气通道14中。注意，在本说明书中，只要涡轮压缩机的下游侧和电动压缩机的下游侧连接，其中为涡轮压缩机的“第一压缩机”和为电动压缩机的“第二压缩机”例如被“并行”布置在进气通道中的配置不限于如图1中所示的配置，其中，涡轮压缩机22a的上游侧和电动压缩机26a的上游侧连接并且涡轮压缩机22a的下游侧和电动压缩机26a的下游侧连接。也就是，可以采用这样的配置，其中“第一压缩机”的上游侧和“第二压缩机”的上游侧互相独立。因此，气流传感器和空气滤清器可以分别被独立地设置在“第一压缩机”的上游侧和“第二压缩机”的上游侧。

电动压缩机26a还可以为离心式压缩机、斜流式压缩机或轴流式压缩机。电动压缩机26a由电动机26b驱动。电动机26b电连接到电动机控制器28。电动机控制器28基于来自之后描述的ECU 46的命令来控制电动机26b的通电。将来自电池30的电力供应到电动机26b。根据电动增压器26，通过电动机26b来驱动电动压缩机26a能够对进气增压。

单向阀32被布置在电动压缩机26a的下游侧的第二进气通道14b中。单向阀32被配置成允许空气通过第二进气通道14b朝中间冷却器24侧流动，以及被配置成限制在与上述方向相反的方向上的流动。注意，替代单向阀32，可以提供打开/关闭阀(例如，电磁阀)，其被配置成：在操作电动压缩机26a时打开电动压缩机26a的下游侧的第二进气通道14b；以及在不操作电动压缩机26a时关闭电动压缩机26a的下游侧的第二进气通道14b。

电控节流阀34被布置在第一进气通道14a中且在中间冷却器24的下游侧的位置处。节流阀34按照加速器踩压量操作，并且根据加速器踩压量来改变进气流量。第一进气通道14a的在节流阀34的下游侧的一部分由进气歧管14c形成。进气被通过进气歧管14c分配到相应的气缸。检测进气压力(进气歧管压力)的进气压力传感器36被附接到进气歧管14c。

来自相应的气缸的排气由为排气通道16的一部分的排气歧管38收集，并且排放到下游侧。旁路涡轮22b的排气旁路通道40连接到排气通道16。电控废气旁通阀(WGV)42被布置在排气旁路通道40中，作为用于打开和关闭排气旁路通道40的旁通阀。通过在预定打开度控制范围内调整WGV 42的打开度，涡轮22b恢复的排气能量的量能够被控制，并且结果是，涡轮压缩机22a的功率能够被改变。用于检测WGV打开度的打开度传感器44被附接到WGV42。注意，用于获取WGV打开度的方法不限于使用打开度传感器44的方法。也就是，WGV打开度可以基于例如驱动WGV 42的电驱动执行器(未在附图中图示)的电压或电流来计算。在其中内燃机10包括的WGV为压力调节型的示例中，WGV打开度可以基于驱动压力(膜压力)的检测值或估计值来计算。除此之外，当WGV关闭时，进气歧管压力上升并且涡轮的上游侧的排气压力也上升。因此，WGV打开度可以基于进气歧管压力或涡轮的上游侧的排气压力来计算。

本实施例的系统还包括以下描述的电子控制单元(ECU)46和用于驱动各种执行器的驱动电路(未在附图中示出)，作为控制内燃机10的控制设备。ECU 46包括至少输入/输出接口、存储器、以及中央处理单元(CPU)，并且执行整个系统的控制。输入/输出接口被配置成接收来自安装在内燃机10中或其中安装内燃机10的车辆中的各种传感器的传感器信号，以及输出致动信号到内燃机10包括的各种执行器。用于控制内燃机10的各种控制程序和特性图存储在ECU 46的存储器中。CPU从存储器中读出控制程序并且执行控制程序，以及基于所接收的传感器信号来产生用于各种执行器的致动信号。

除了前述气流传感器20、进气压力传感器36以及打开度传感器44之外，ECU 46从其接收信号的传感器包括用于获取发动机运转状态的各种传感器，诸如用于获取曲轴的旋转位置和发动机速度的曲轴转角传感器48。前述传感器还包括加速器位置传感器50，用于检测其中安装了内燃机10的车辆的加速踏板的踩压量(加速器位置)。除了前述电动机26b、节流阀34以及WGV 42之外，ECU 46向其输出致动信号的执行器还包括用于控制发动机运转的各种执行器(未在附图中示出)，诸如用于供应燃料到相应的气缸的燃料喷射阀和用于对相应的气缸中的空气-燃料混合物点火的点火装置。

第一实施例的控制

(利用电动压缩机的增压辅助)

如上所述，内燃机10包括电动增压器26和涡轮增压器22。本实施例的系统被配置成使能选择单增压模式和双增压模式。单增压模式为仅使用涡轮增压器22来执行增压的模式。因此，电动压缩机26a的运转在单增压模式中停止。另一方面，双增压模式为使用电动增压器26连同涡轮增压器22来执行增压的模式。在双增压模式中，利用涡轮压缩机22a的增压由电动压缩机26a辅助。双增压模式在内燃机10的运转区域在预定的低速和低负载区域中的情形下请求增加发动机转矩(请求对车辆加速)时使用。另一方面，单增压模式对应于在使用双增压模式时以外的情形下执行增压时使用的增压模式。

根据具有通过电动机26b来驱动电动压缩机26a的配置的电动增压器26，相比于其中使用排气来驱动涡轮压缩机22a的涡轮增压器22，增压压力能够以更高的响应性而增加。因此，转矩响应(加速响应)能够通过在请求增加发动机转矩(请求对车辆加速)时选择双增压模式来改进。(电动压缩机的运转期间的问题)

图2A和图2B为用于描述当在请求增加发动机转矩时开始双增压模式时可能出现的问题的视图。图2A示出了与涡轮压缩机22a相关的压缩机特性图，而图2B示出了与电动压缩机26a相关的压缩机特性图。这些压缩机特性图中的每个中的纵轴代表相应的压缩机22a和26a的出口压力相对于进口压力的压力比(＝出口压力/进口压力)。压缩机特性图中的每个中的横轴代表通过压缩机22a或26a的空气的流量。在图2A和图2B中，相对于浪涌线的低空气流量和高压力比侧的区域对应于在压缩机22a或26a中发生浪涌的浪涌区域。

在本实施例的系统中，为了通过减少泵送损失来提高燃料效率，WGV42在不要求利用涡轮增压器22的增压的低负载区域中被打开。图2A中所示的工作点P1对应于WGV 42以此方式打开的状态中涡轮压缩机22a的工作点P。

这里，将考虑其中从工作点P在工作点P1处的状态开始双增压模式以增加发动机转矩的示例。在开始双增压模式时，WGV 42被关闭以允许涡轮压缩机22a执行增压，并且控制电动机26b的通电以允许电动压缩机26a执行增压。

图2A和图2B对应于其中在检测到增加发动机转矩的请求的时间点，同时地开始关闭WGV 42的操作和致动电动压缩机26a的操作的示例。如上所述，内燃机10包括被并行布置在进气通道14(14a，14b)中的涡轮压缩机22a和电动压缩机26a。在其中使用这一类型的并行布置的示例中，涡轮压缩机22a的下游压力和电动压缩机26a的下游压力变得相等，因为涡轮压缩机22a的下游侧与电动压缩机26a的下游侧连通。进一步，在使用并行布置的示例中，通过压缩机22a和26a的空气的流量取决于相应的压缩机22a和26a的功率之间的比。在这一示例中，涡轮压缩机22a的功率与通过其的空气的流量和压力比成比例。这类似地应用于有关电动压缩机26a的功率。

由于电动压缩机26a的运转的开始导致的电动压缩机26a的功率的增加的响应性比采用排气作为动力的涡轮压缩机22a的高。因此，在其中涡轮压缩机22a的功率因为WGV42打开而低的状态中，如果在转矩请求时，利用电动压缩机26a的增压在关闭WGV 42的操作的同时(对应于图2A和图2B中所示的示例)或者在此操作之前立即开始，则可能出现下面的问题。也就是，压力比增加，而通过涡轮压缩机22a的空气的流量减少，并且结果是，存在涡轮压缩机22a中将发生浪涌的可能性。

更具体地，电动压缩机26a的功率的增加快于由关闭WGV 42引起的涡轮压缩机22a的功率的增加。因此，在并行布置的示例中，当在涡轮压缩机22a的功率低的状态中开始利用电动压缩机26a的增压时，将取决于电动压缩机26a的操作特性来确定涡轮压缩机22a和电动压缩机26a的公共下游压力。进一步，如果在以上所述的状态中开始利用电动压缩机26a的增压，则通过涡轮压缩机22a的空气的流量将由于涡轮压缩机22a的出口压力上升而显著减少。关于该操作，工作点P从工作点P1在图2A中的左上方向(也就是，高压力比和低流量的方向)上移动。如果这一移动的量大，则存在工作点P将进入浪涌区域的可能性。

在致动电动压缩机26a之后，通过电动压缩机26a的空气的流量增加。然而，如果涡轮压缩机22a中发生浪涌，由电动压缩机26a压缩的空气将流回到涡轮压缩机22a侧。结果是，尽管电动压缩机26a的工作点Q在开始电动压缩机26a的致动之后从工作点Q1在图2B中的向右方向(也就是，高流量方向)上移动，在开始致动后的电动压缩机26a的压力比在直到涡轮压缩机22a中发生浪涌的期间增加，并且在涡轮压缩机22a中发生浪涌之后减少。除此之外，如果涡轮压缩机22a中以以上所述的方式发生了浪涌，因为涡轮压缩机22a进入涡轮压缩机22a不能增加压力的状态，所以其中发生着浪涌的状态持续。

如果涡轮压缩机22a中以以上所述的方式发生浪涌，即使开始双增压模式，也不可能增加内燃机10的整体系统的增压压力(也就是，相对于通过涡轮压缩机22a的进气和通过电动压缩机26a的进气合流的位置的下游侧的进气压力)。注意，以上的描述关注其中电动压缩机26a从其中作为一个示例而言WGV 42打开到最大打开度(完全打开度)的状态被致动的示例。然而，即使在电动压缩机26a从其中WGV 42关闭到一定打开度的状态被致动的情况下，如果涡轮压缩机22a的功率低，也出现以上描述的问题。

(第一实施例的控制的概述)

图3A和3B以及图4A和4B为描述在要求双增压模式的转矩请求时在本发明的第一实施例中执行的控制的时序图。更具体地，图3A和3B图示了其中WGV 42的目标WGV打开度WGVtrg被设置为前述打开度控制范围内的最小打开度(作为一个示例，完全关闭打开度)的控制示例。图4A和图4B图示了其中目标WGV打开度WGVtrg为在完全关闭打开度的打开侧上的打开度WGV1的控制示例。

根据本实施例的控制，如图3A和3B以及图4A和4B中所示，在要求双增压模式的转矩请求在时间点T0被检测到之后(也就是，在其中在做出增加发动机转矩的请求时要求利用电动压缩机26a的增压的情形中)，为了增加涡轮压缩机22a的功率，关闭WGV 42以具有目标WGV打开度WGVtrg。

图3A中图示的示例中的时间点T1指示当WGV打开度达到为目标WGV打开度WGVtrg的完全关闭打开度时的时间点。图4A中图示的示例中的时间点T1’指示当WGV打开度到达为目标WGV打开度WGVtrg的打开度WGV1时的时间点。注意，接收到转矩请求之前的打开度WGV0为在低负载区域中使用的WGV打开度，在该低负载区域中，利用节流阀34控制发动机转矩，而基本上不利用涡轮压缩机22a的增压。更具体地，打开度WGV0为前述打开度控制范围内的最大打开度(作为一个示例，完全打开度)。

根据本实施例的控制，用于增压辅助的电动压缩机26a的致动不同于参见图2A和图2B描述的以上所述的示例，并且不在检测到转矩请求之后立即开始。也就是，在图3A和图3B中图示的示例中，开始利用电动压缩机26a的增压由在时间点T2处开始的电动机26b的通电来执行，该时间点T2是在从在WGV打开度达到目标打开度WGVtrg(完全关闭打开度)时的时间点T1开始逝去了延迟时间Td之际。这还针对图4A和图4B中图示的示例而适用，其中利用电动压缩机26a的增压通过在时间点T2’处开始的电动机26b的通电而开始，该时间点T2’是在从当WGV打开度达到目标打开度WGVtrg(打开度WGV1)时的时间点T1’开始逝去了延迟时间Td之际。此后，电动机输出朝增压辅助的时间的预定输出值增加。

图5A和图5B为示意性地描述在执行第一实施例的控制的情形中的压缩机22a和26a的相应的工作点的轨迹的压缩机特性图。注意，在图5A和图5B中，附到相应的工作点P和Q的数字相同的工作点(例如，P1和Q1)代表同一时间点处的工作点。

如以上参照图3A和图3B以及图4A和图4B所描述的，根据本实施例的控制，在检测到转矩请求时，WGV 42关闭，以获得为打开度WGV1(对应于之后描述的目标功率B的WGV打开度)或完全关闭打开度的目标WGV打开度WGVtrg。结果是，当伴随WGV 42的关闭涡轮压缩机22a的功率开始增加时，涡轮压缩机22a的工作点P开始从在检测到转矩请求时使用的工作点P1在图5A和图5B中的向右方向(也就是，高流量方向)上移动。这是因为，在涡轮压缩机22a的功率增加的初始阶段，尽管出口压力还没有增加，通过涡轮压缩机22a的空气的流量增加。

在WGV打开度达到目标WGV打开度WGVtrg的时候(也就是，在涡轮压缩机22a的功率增加到等于或大于一定值的值的时候)开始逝去了延迟时间Td之际，工作点P到达工作点P2。具体地，之后描述的一定值C1或C2对应于前述一定值。根据本实施例的控制，利用电动压缩机26a的增压在逝去了延迟时间Td之际开始。与其伴随的，工作点P离开工作点P2，并且电动压缩机26a的工作点Q开始从工作点Q2(＝工作点Q1)移动。

当开始利用电动压缩机26a的增压时，因为并行布置，涡轮压缩机22a的出口压力随着电动压缩机26a的出口压力的增加而增加，并且通过涡轮压缩机22a的空气的流量减少。该操作对应于在压缩机特性图上工作点P的移动，其中工作点P在工作点P2处改变方向并且从工作点P2在在图5A的左上方方向(也就是，高压力比和低流量的方向)上基本上等功的状态中移动。更具体地，如之前所描述的，在其中两个压缩机22a和26a被并行布置的示例中，通过两个压缩机22a和26a的空气的相应的流量之间的比取决于两个压缩机22a和26a的功率之间的比。然而，紧接在开始利用电动压缩机26a的增压之后(也就是，在工作点P2和Q2附近)，通过两个压缩机22a和26a的空气的相应的流量不处于在两个压缩机22a和26a的功率之间的比率处平衡的状态中，并且因此，工作点P从P2朝P3移动并且工作点Q从Q2朝Q3移动。

当工作点P和工作点Q分别到达工作点P3和Q3时，通过两个压缩机22a和26a的空气的流量进入在两个压缩机22a和26a的功率之间的比率处平衡的状态。当以此方式进入实现平衡的状态时，用于提高出口压力的工作(也就是，增压)同样能够在涡轮压缩机22a中开始。结果是，工作点P从工作点P3在图5A中的右上方向(也就是，高压力比和高流量的方向)上移动。另一方面，由于涡轮压缩机22a的增压的贡献，在压力比的变化相对于空气流量的变化的比例相比于在工作点Q到达工作点Q3时的时间点之前为大的状态中，工作点Q从工作点Q3在图5B中的右上方向(也就是，高压力比和高流量的方向)上移动。

在其中反映本实施例的控制的图5A和图5B中所示的操作示例中，因为提供了延迟时间Td，电动压缩机26a的增压在其中涡轮压缩机22a的功率高于图2A和图2B中所图示的控制示例的状态中(更具体地，在其中涡轮增压器22已经恢复等效于避免浪涌所需的能量(之后描述为“能量A”)的量的功量的状态中)开始。结果，不同于其中不给予开始电动压缩机26a的增压的正时的前述考虑的图2A和图2B中所示的控制示例，即使伴随开始利用电动压缩机26a的增压，通过涡轮压缩机22a的空气的流量减少，工作点P也不进入浪涌区域。也就是，伴随开始利用电动压缩机26a的增压的涡轮压缩机22a中浪涌的发生被适当地抑制。

(第一实施例中的具体处理)

图6为图示根据本发明的第一实施例的控制的流程的主流程图。如图6中所示，首先，ECU 46进行到步骤100，其中ECU 46判定是否存在要求双增压模式的转矩请求(也就是，对车辆加速的请求)。能够例如通过使用加速器位置传感器50来判定加速踏板是否被踩压来做出有关是否存在转矩请求的判定。如果没有转矩请求，根据本流程图的当前的处理被迅速结束。

如果在步骤100中判定存在要求双增压模式的转矩请求，ECU 46进行到步骤102。在步骤102中，ECU 46判定在当前时间点电动压缩机26a是否在非工作状态。如果步骤102中判定的结果是肯定的，ECU 46进行到步骤104，其中ECU 46按照图7中所示的子流程图的处理来执行WGV打开度控制。

图7为图示步骤104中的WGV打开度控制的流程的流程图。如图7中所示，首先，在步骤200中，ECU 46使用加速器位置传感器50来测量加速器踩压量。接下来，ECU 46进行到步骤202，其中ECU 46基于测量到的加速器踩压量来计算延迟时间Td。

图8为图示其中限定了延迟时间Td与加速器踩压量之间的关系的特性图的设置的示例的视图。当转矩请求(加速请求)的度高时，需要尽快致动电动压缩机26a。因此，根据图8中所示的特性图，设置延迟时间Td以随着加速器踩压量增加而逐渐缩短。在步骤202中，延迟时间Td通过参照这样的特性图来计算。注意延迟时间Td可以按照其中安装内燃机10的车辆的速度、发动机速度以及发动机转矩中的至少一个来调整。

接下来，ECU 46进行到步骤204。在步骤204中，避免涡轮压缩机22a中的浪涌所要求的能量A(以焦耳为单位)按照图9中图示的子流程图的处理来计算。

图9为图示用于步骤204中的能量A的计算处理的流程的流程图。如图9中所示，首先ECU 46进行到步骤300，其中ECU 46使用气流传感器20来测量进气流量Ga。接下来，ECU46进行到步骤302以计算为避免涡轮压缩机22a中的浪涌所需要的涡轮速度Nt的目标值的目标涡轮速度Nttrg。

图10为代表其中限定目标涡轮速度Nttrg与进气流量Ga之间的关系的特性图的设置的示例的视图。根据图10中所示的关系，设置目标涡轮速度Nttrg以随着进气流量Ga增加而逐渐变高。在步骤302中，通过参照这样的特性图基于进气流量Ga来计算目标涡轮速度Nttrg。

接下来，ECU 46进行到其中ECU 46使用涡轮速度传感器22d来测量当前涡轮速度Nt的步骤304(当ECU 46首次进行到步骤304时，测量在做出要求双增压模式的转矩请求时的涡轮速度Nt)。接下来，ECU 46进行到步骤306。在步骤306中，避免涡轮压缩机22a中的浪涌所要求的能量A基于当前涡轮速度Nt和目标涡轮速度Nttrg来计算。

图11为代表其中限定能量A与目标涡轮速度Nttrg以及当前涡轮速度Nt之间的关系的特性图的设置的示例的视图。根据图11中所示的关系，设置能量A以随着目标涡轮速度Nttrg增加而增加，或者以随着当前涡轮速度Nt增加而增加。在步骤306中，通过参照这样的特性图，基于当前涡轮速度Nt和目标涡轮速度Nttrg，来计算能量A。

描述现在将回到图7中图示的流程图。在步骤204中计算了能量A之后，ECU 46进行到步骤206。在步骤206中，计算涡轮压缩机22a的目标功率B。目标功率B通过将步骤204中计算的能量A除以步骤202中计算的延迟时间Td来计算。

接下来，ECU 46进行到步骤208，其中，ECU 46计算在WGV 42被完全关闭时待获得的涡轮压缩机22a的功率B0。图12为代表其中限定功率B0与进气流量Ga之间的关系的特性图的设置的示例的视图。如图12中所示，在WGV 42被完全关闭时待获得的涡轮压缩机22a的功率B0随着进气流量Ga增加而逐渐增加。在步骤208中，通过参照这样的特性图基于进气流量Ga来计算功率B0。

接下来，ECU 46进行到步骤210，其中ECU 46判定目标功率B是否低于功率B0。如果步骤210中判定的结果为肯定的，也就是，如果要求低于功率B0的功率作为目标功率B，ECU46进行到步骤212。在步骤212中，目标WGV打开度WGVtrg基于进气流量Ga和目标功率B来计算。更具体地，目标WGV打开度WGVtrg对应于在当前的进气流量Ga和目标功率B下避免涡轮压缩机22a中的浪涌所要求的最大WGV打开度。

图13为代表涡轮22b的输出功率Lt、进气流量Ga以及WGV打开度之间的关系的视图。通过将图13中示出的关系存储为ECU 46中的特性图，利用这一关系，能够计算实现作为当前进气流量Ga下的目标的涡轮22b的输出功率Lt所要求的最大WGV打开度。更具体地，前述目标功率B为涡轮22b的输出功率Lt的目标值，以及涡轮压缩机22a的(驱动)功率为通过从涡轮22b的输出功率Lt中减去涡轮增压器22的轴承损耗(已知值)所获得的值。在步骤212中，通过参照其中限定如图13中所示的关系的特性图，基于目标功率B和当前进气流量Ga，来计算目标WGV打开度WGVtrg(图4A和图4B中图示的示例对应于此)。

另一方面，如果步骤210中判定的结果为否定的，也就是，如果要求等于或大于功率B0的功率作为目标功率B，ECU 46进行到步骤214。在步骤214中，将完全关闭打开度设置作为目标WGV打开度WGVtrg(图3A和图3B中图示的示例对应于此)。

在步骤214中的处理之后，ECU 46判定目标功率B是否高于功率B0(步骤216)。如上所述，在本实施例中，通过将避免浪涌所需的能量A除以延迟时间Td来计算目标功率B，以及将延迟时间Td设置成依据加速器踩压量的值。因此，当步骤216中的判定的结果为肯定的(也就是，当要求高于功率B0的功率作为目标功率B)时，如果使用依据加速器踩压量的延迟时间Td的值，即使在在功率B0下逝去延迟时间Td之后，也不能获得能量A。因此，ECU 46进行到步骤218，其中ECU 46调整延迟时间Td以变为通过将目标功率B和延迟时间Td的乘积除以功率B0所获得的值(＝B/B0×Td)。注意，如果步骤216中的判定的结果为否定的(也就是，如果目标功率B和功率B0相等)，不需要调整延迟时间Td。

在步骤212中的处理或步骤218中的处理之后，ECU 46进行到步骤220，其中ECU 46开始关闭WGV 42的操作，使得WGV打开度达到目标WGV打开度WGVtrg。与此伴随的，涡轮压缩机22a的功率开始增加。

描述现在将回到图6中图示的流程图。在执行步骤104中的WGV打开度控制之后，ECU 46进行到步骤106。在步骤106中，ECU 46判定WGV打开度是否已经达到目标WGV打开度WGVtrg。结果是，如果步骤106中判定的结果为否定的，则重复执行从步骤100向前的处理。

另一方面，如果在步骤106中判定WGV打开度已经达到目标WGV打开度WGVtrg，ECU46进行到步骤108。在步骤108中，ECU 46判定指示延迟时间Td的计数在进行中的计数进行中标志是否为“ON”。

如果在步骤108中判定计数进行中标志不是“ON”，ECU 46进行到步骤110，其中ECU46将计数进行中标志设置为“ON”并且还在作为ECU 46的功能之一的倒数定时器中设置延迟时间Td。接下来，ECU 46进行到步骤112，其中ECU 46执行用于从倒数定时器的剩余时间中减去从执行步骤110中的处理的时间点起已经经过的时间量的处理。另一方面，如果在步骤108中判定计数进行中标志为“ON”，ECU 46立即进行到步骤112。

在执行步骤112中的处理之后，ECU 46进行到步骤114。在步骤114中，ECU 46判定倒数定时器的剩余时间是否为零。如果步骤114中判定的结果为否定的，重复执行从步骤100向前的处理。

相反，如果在步骤114中判定倒数定时器的剩余时间为零，ECU 46进行到步骤116，其中ECU 46将计数进行中标志设置成“OFF”。接下来，ECU 46进行到步骤118。在步骤118中，ECU 46控制电动机26b的通电以开始由电动压缩机26a的增压。注意，当在步骤100或步骤102中判定的结果为否定时，也将计数进行中标志设置成“OFF”(步骤120或122)。

根据以上描述的图6、图7以及图9中图示的流程图中的处理，计算能量A。要求能量A，从而避免由当要求双增压模式时开始电动压缩机26a的致动的事实引起的涡轮压缩机22a中的浪涌。进一步，基于能量A(以焦耳为单位)和以上描述的延迟时间Td，将涡轮压缩机22a的目标功率B计算为通过将能量A除以延迟时间Td获得的值(B＝A/Td)。根据能量A、延迟时间Td与目标功率B之间的这一关系，能够说，在目标功率B下操作涡轮压缩机22a渡过延迟时间Td之后，在延迟时间Td期间，涡轮增压器22已经恢复了相当于避免浪涌所要求的能量A的功量。

根据以上描述的处理，如果目标功率B低于在WGV被完全关闭时待获得的功率B0，则在当前的进气流量Ga下满足目标功率B的打开度WGV1(大于完全关闭打开度的WGV打开度)被设置作为目标WGV打开度WGVtrg。进一步，如果目标功率B小于功率B0，则在WGV打开度达到目标WGV打开度WGVtrg时(也就是，在涡轮压缩机22a的功率增加到等于或大于一定值C1的值之后)开始逝去了延迟时间Td之际，开始利用电动压缩机26a的增压。所述一定值C1通过从目标功率B中减去前述的轴承损失来获得。因此，能够有利地防止发生伴随利用电动压缩机26a的增压的开始的在涡轮压缩机22a中的浪涌。

进一步，根据以上所述的处理，如果目标功率B等于或大于在WGV被完全关闭时待获得的功率B0，将完全关闭打开度设置作为目标WGV打开度WGVtrg。进一步，如果目标功率B等于或大于功率B0，在WGV打开度达到目标WGV打开度WGVtrg时(也就是，在涡轮压缩机22a的功率增加到等于或大于一定值C2的值之后)开始逝去了延迟时间Td之际开始利用电动压缩机26a的增压。该一定值C2通过从功率B0中减去前述轴承损失来获得。延迟时间Td可以由步骤218中的处理来调整。因此，在该情形中，同样地，能够有利地防止发生伴随利用电动压缩机26a的增压的开始的涡轮压缩机22a中的浪涌。

进一步，根据本实施例的控制，如图8中所示，设置延迟时间Td以随着加速器踩压量增加而变短(也就是，增加发动机转矩的请求的度越高，延迟时间Td变得越短)，除了目标功率B高于在WGV完全关闭时待获得的功率B0。延长延迟时间Td导致加速响应的减少。因此，通过按照前述请求的度来决定延迟时间Td，同时考虑由车辆的驾驶员做出的转矩请求(对车辆加速的请求)的度，能够抑制浪涌的发生。

进一步，根据利用以上描述的关系(B＝A/Td)的本实施例的控制，设置目标功率(涡轮22b的输出功率Lt的目标值)B以随着延迟时间Td变得更长而变得更低。结果是，与涡轮22b的输出功率Lt具有相关性的涡轮压缩机22a的功率的前述一定值C1也被设置为随着延迟时间Td变得更长而变得更低。通过这一手段，目标功率B(换而言之，一定值C1)能够被设置为用于将按照延迟时间Td的大小的要求最小变化应用到WGV打开度的值。

注意，在以上描述的第一实施例中，涡轮压缩机22a对应于根据本发明的“第一压缩机”，排气旁路通道40和WGV 42对应于根据本发明的“排气能量调整装置”，电动压缩机26a对应于根据本发明的“第二压缩机”，以及电动机26b、电动机控制器28和电池30对应于根据本发明的“增压控制装置”。进一步，执行根据图6、图7以及图9中图示的流程图的处理的ECU 46对应于根据本发明的“增压控制手段”。进一步，对应于目标功率B的一定值C1、或对应于WGV被完全关闭时待获得的功率B0的一定值C2对应于根据本发明的“一定值”。

在以上描述的第一实施例中，如图3A和3B以及图4A和4B中所示，利用电动压缩机26a的增压通过在逝去了延迟时间Td时开始电动机26b的通电来开始。然而，本发明中的“开始利用第二压缩机的增压的时间”不限于以上描述的方式的“开始电动机26b的通电的时间”，并且例如，可以为如下所述的时间。

对于装备有对应于第二压缩机的电动压缩机、旁路电动压缩机的进气旁路通道、以及打开和关闭进气旁路通道的进气旁通阀的内燃机，已知初步旋转控制的执行，其通过在进气旁通阀打开的状态中致动电动压缩机来预先增加电动压缩机的速度，使得有可能在开始增压时快速获得期望的增压压力。在其中利用这一类型的初步旋转控制的示例中，不等待延迟时间Td逝去的情况下执行用于初步旋转的通电。具体地，如果执行根据以上描述的图6中图示的流程图的处理，例如，在步骤102中判定的结果为肯定时、或者在步骤106中判定的结果为肯定时，开始用于初步旋转的通电。然而，当仅仅执行用于初步旋转的通电时，利用电动压缩机的增压未开始。在本配置中，通过伴随延迟时间Td逝去而关闭进气旁通阀和增加电动机输出，电动压缩机的旋转速度开始变得高于初步旋转控制时的旋转速度。因此，在这一配置中，“关闭进气旁通阀的时间”、换而言之、“当电动压缩机的速度开始变得高于初步旋转控制时的速度时的时间”对应于“开始利用第二压缩机的增压的时间”。

进一步，在之前的第一实施例中，将装备有用于调整涡轮22b恢复的排气能量的量的排气旁路通道40和WGV 42的内燃机10作为示例描述。然而，根据本发明的“排气能量调整装置”可以例如为并入涡轮增压器中的可变喷嘴装置，该涡轮增压器具有涡轮压缩机作为第一压缩机。如果利用这样的可变喷嘴装置，在请求增加发动机转矩时需要利用第二压缩机增压的情形中，可以在通过向关闭侧控制可变喷嘴的打开度来将第一压缩机的功率增加到一定值或更大时开始逝去了延迟时间Td之际，开始利用第二压缩机的增压。

进而，在之前的第一实施例中，将装备有电动压缩机26a的内燃机10作为示例描述。然而，根据本发明的“第二压缩机”可以为例如使用内燃机的曲轴的转矩作为动力的机械增压器的压缩机。如果使用机械增压器，“增压控制装置”可以例如由包括进气旁路通道和进气旁通阀的装置来实现，进气旁路通道旁路机械增压器的压缩机，进气旁通阀被配置成在不执行利用压缩机的增压时打开进气旁路通道以及被配置成在开始增压时关闭进气旁路通道。进一步，除了这样的设备以外，例如，被配置成在机械增压器的压缩机的曲轴和旋转轴连接的状态与这样的连接被释放的状态之间切换的离合器装置对应于“增压控制装置”。

进一步，尽管在之前的第一实施例中将火花点火式内燃机10作为示例描述，本发明还可应用于诸如为柴油机的压燃式内燃机。

Claims

1.一种用于内燃机的控制设备，所述内燃机包括：

涡轮，所述涡轮被布置在所述内燃机的排气通道中并且被配置成由排气驱动；

第一压缩机，所述第一压缩机被布置在所述内燃机的进气通道中并且被配置成由所述涡轮驱动以及对进气增压；

排气能量调整装置，所述排气能量调整装置被配置成调整由所述涡轮恢复的排气能量的量并且由此改变所述第一压缩机的功率；

第二压缩机，所述第二压缩机被布置在所述进气通道中并且被配置成由排气以外的动力来驱动以及对进气增压；以及

增压控制装置，所述增压控制装置被配置成在执行利用所述第二压缩机的增压与停止利用所述第二压缩机的增压之间切换，

所述第一压缩机的下游侧的所述进气通道连接到所述第二压缩机的下游侧的所述进气通道，

所述控制设备包括控制器，所述控制器被配置成：

控制所述排气能量调整装置，使得：在请求增加发动机转矩时要求利用所述第二压缩机的增压的情形中，所述第一压缩机的功率被增加到一定值或更大；以及

控制所述增压控制装置，使得：在所述第一压缩机的所述功率被增加到所述一定值或更大时开始逝去了延迟时间之际，开始利用所述第二压缩机的增压。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述利用第二压缩机的增压在至少由所述涡轮和所述第一压缩机构成的第一增压器已经恢复等效于避免所述第一压缩机中的浪涌所需的能量的量的功量的状态中开始。

3.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述排气能量调整装置包括旁路所述涡轮且连接到所述排气通道的排气旁路通道以及布置在其中的旁通阀，并且所述第一压缩机的所述功率通过在预定打开度控制范围内调整所述旁通阀的打开度来改变。

4.根据权利要求2所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述排气能量调整装置包括旁路所述涡轮且连接到所述排气通道的排气旁路通道以及布置在其中的旁通阀，并且所述第一压缩机的所述功率通过在预定打开度控制范围内调整所述旁通阀的打开度来改变。

5.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述延迟时间随着增加发动机转矩的请求的度的增加而更短。

6.根据权利要求4所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述延迟时间随着增加发动机转矩的请求的度的增加而更短。

7.根据权利要求6所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述增加发动机转矩的请求的度是由所述控制器使用加速器位置传感器测量的加速器踩压量。

8.根据权利要求7所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述旁通阀是电控废气旁通阀。

9.根据权利要求8所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述控制器被配置为通过如下来调整所述旁通阀的所述打开度：基于所测量到的所述加速器踩压量来计算所述延迟时间；计算所述避免所述浪涌所需的能量的量；通过将所计算的所述能量的量除以所计算的所述延迟时间来计算所述第一压缩机的目标功率；计算在所述旁通阀被完全关闭时待获得的所述第一压缩机的功率；以及判定所述目标功率是否低于在所述旁通阀被完全关闭时待获得的所述第一压缩机的所述功率，如果是，则基于进气流量和所述目标功率来计算目标打开度；并且开始关闭所述旁通阀以便其打开度达到所述目标打开度的操作。

10.根据权利要求5或6所述的用于内燃机的控制设备，其中，所述第一压缩机的所述功率的所述一定值随着所述延迟时间的增加而更小。