CN107035554B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种内燃机的控制装置：在增压运转中进行加速变速时，能够使增压压力迅速下降，由此能够提高燃烧效率，此外能够在加速变速后使增压压力迅速上升，由此能提高加速响应性。该内燃机的控制装置具备第1及第2扭矩抑制单元，当在增压运转中进行自动变速器(4)的加速变速时，第1及第2扭矩抑制单元用于执行使内燃机(3)的扭矩减小的扭矩下降控制，第1扭矩抑制单元(2)具有点火正时延缓控制单元和节气门关闭方向控制单元中的至少一方，所述点火正时延缓控制单元向滞后方向控制点火正时，所述节气门关闭方向控制单元向关闭方向控制节气门(13)的开度，第2扭矩抑制单元具有再生器件(11d)，该再生器件(11d)与增压器(11)的压缩机(11a)或涡轮(11b)联结，对联结的压缩机(11a)或涡轮(11b)的旋转能量进行再生。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种具有增压器并与有级式自动变速器连接的内燃机的控制装置。
背景技术
以往，作为这种内燃机的控制装置，公知例如专利文献1所记载的装置。在该内燃机的进气通道及排气通道上分别以旋转自如的方式设有增压器的压缩机及涡轮，并且这些压缩机与涡轮通过旋转轴联结。由此，通过被排出到排气通道中的废气驱动涡轮旋转，由此压缩机与涡轮一体地旋转，从而执行对吸入空气加压的增压动作。此外，在上述的内燃机中，在进气通道及排气通道中的一方设有绕过压缩机或涡轮的旁通路，在该旁通路中设有对该通道进行开闭的控制阀。并且，通过控制该控制阀的开闭，控制了进气通道的压缩机的下游侧的增压压力。
此外，一般而言，在连接了有级式自动变速器的内燃机中，在利用其变速器进行加速变速(升挡)的情况下，使作为变速器的输入侧的内燃机的转速下降，使得符合与变速后的变速挡的变速比相应的转速，并且为了减小变速冲击，通过延缓点火正时等，进行使扭矩暂时减小的扭矩下降控制。为了执行这样的扭矩下降控制，在上述的以往的控制装置中，在内燃机的增压运转中升挡时，通过对控制阀向打开方向进行驱动控制，来使增压压力下降。此外，在升挡后，通过对控制阀向关闭方向进行驱动控制，来使暂时下降的增压压力上升。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-94288号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述的控制装置中，当开始升挡时即使向打开方向驱动控制阀，使增压压力下降也需要时间。因此，在扭矩下降控制的执行中，存在如下情况：使扭矩减小花时间，点火正时的延缓必须持续比较长的时间。在该情况下，内燃机的燃烧效率恶化。此外，由于使暂时下降的增压压力再度上升也需要时间，因此也存在不能迅速响应升挡后的加速请求的问题。
本发明是为了解决以上那样的课题而完成的，目的在于提供一种内燃机的控制装置，当在增压运转中进行加速变速时，该内燃机的控制装置能够使增压压力迅速下降，从而能提高燃烧效率，此外，能够在加速变速后使增压压力迅速上升，由此能提高加速响应性。
用于解决课题的手段
为了达到上述的目的，技术方案1的发明是具有增压器(实施方式中(以下在本技术方案中相同)的电动涡轮增压器11)并与有级式自动变速器(变速器4)连接的内燃机3的控制装置，其特征在于，具备第1及第2扭矩抑制单元(ECU 2)，当在增压运转中进行自动变速器的加速变速时，第1及び第2扭矩抑制单元(ECU 2)用于执行使内燃机3的扭矩减小的扭矩下降控制，第1扭矩抑制单元具有点火正时延缓控制单元(ECU 2)和节气门关闭方向控制单元(ECU 2)中的至少一方，其中，点火正时延缓控制单元(ECU 2)向滞后方向控制点火正时，节气门关闭方向控制单元(ECU 2)向关闭方向控制节气门13的开度，第2扭矩抑制单元具有再生器件(电动机11d)，该再生器件(电动机11d)与增压器的压缩机11a或涡轮11b联结，对联结的压缩机11a或涡轮11b的旋转能量进行再生。
根据该结构，当在增压运转中进行有级式自动变速器的加速变速时，由第1及第2扭矩抑制单元执行使内燃机的扭矩减小的扭矩下降控制。执行该扭矩下降控制是为了在自动变速器进行加速变速时，使内燃机的转速下降以符合与变速后的变速挡的变速比相应的转速，并且降低变速冲击。
上述的第1扭矩抑制单元具有点火正时延缓控制单元和节气门关闭方向控制单元中的至少一方，前者向滞后方向控制点火正时，后者向关闭方向控制节气门的开度，由此使内燃机的扭矩减小。此外，第2扭矩抑制单元具有与增压器的压缩机或涡轮联结的再生器件，由该再生器件对其联结的压缩机或涡轮的旋转能量进行再生。在该情况下，旋转阻力由再生器件直接或经由再生器件所联结的涡轮作用于压缩机，由此抑制压缩机的旋转。另外，具有增压器的内燃机中一般而言设有用于调整增压压力的装置(例如废气门)。因此，通过那样的装置进行的增压压力的下降控制，再加上再生器件的再生控制，与以往相比能使增压压力迅速下降。
如上所述，能利用第1及第2扭矩抑制单元来适当地执行扭矩下降控制。尤其是，在使用点火正时延缓控制单元作为第1扭矩抑制单元的情况下，由于第2扭矩抑制单元的再生器件使得增压压力迅速下降，与以往相比点火正时的延缓时间短，由此能够使内燃机的燃烧效率提高。
技术方案2的发明在技术方案1所述的内燃机的控制装置中，其特征在于，增压器由利用电动机(电动机11d)对压缩机11a进行旋转驱动的电动增压器(电动涡轮增压器)构成，再生器件是具有再生功能的电动机(电动机11d)。
根据该结构，增压器由利用电动机对压缩机进行旋转驱动的电动增压器构成，该电动增压器的电动机具有再生功能，作为第2扭矩抑制单元的再生器件发挥作用。由此，利用电动机也能够使伴随涡轮旋转而旋转的压缩机旋转，而且，能够将由电动机的再生功能产生的电能充至电池。
技术方案3的发明在技术方案2所述的内燃机的控制装置中，其特征在于，在自动变速器(变速器4)的加速变速之后，电动机(电动机11d)对压缩机11a进行旋转驱动，从而辅助压缩机11a的增压。
根据该结构，自动变速器进行加速变速后，由电动增压器的电动机对压缩机进行旋转驱动，由此辅助压缩机的增压，因此能够使增压压力迅速上升，由此能提高加速响应性。
附图说明
图1是示意性示出应用了本发明的控制装置的内燃机的结构的图。
图2是示出控制装置的概要结构的框图。
图3是示出再生及辅助处理的流程图。
图4是示出由再生及辅助处理得到的动作例的时序图。
标号说明
1：控制装置；
2：ECU(第1扭矩抑制单元、点火正时延缓控制单元、节气门关闭方向控制单元)；
3：内燃机；
4：变速器；
5：进气通道；
6：排气通道；
11：电动涡轮增压器(增压器、电动增压器)；
11a：压缩机；
11b：涡轮；
11c：旋转轴；
11d：电动机(第2扭矩抑制单元、再生器件、电动机)；
13：节气门；
14：废气门；
21：增压压力传感器；
TBP：增压压力；
THO：节气门开度；
NE：发动机转速；
AP：油门开度；
VP：车速；
SHTACT：实际变速挡；
EREG：再生电流；
F_SHTCHG：变速执行标志；
F_TBPDWN：增压压力下降请求标志；
F_TBPUP：增压压上升请求标志。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施方式详细地进行说明。图1示意性示出应用了本发明的一实施方式的控制装置1的内燃机，图2示出控制装置1的概要结构。该内燃机(以下称作“发动机”)3例如是具有四个气缸3a的直列四缸发动机，其动作由ECU 2控制。发动机3被装载于车辆(未图示)中，经由作为输出轴的曲轴3b与变速器4连接。而且，在发动机3中，针对每个气缸3a设有燃料喷射阀3c及火花塞3d，燃料喷射阀3c的燃料喷射量及火花塞3d的点火正时由ECU 2控制。
各气缸3a经由进气歧管5a与进气通道5连接，并且，经由排气歧管6a与排气通道6连接。在进气通道5中从上游侧起依次配置有电动涡轮增压器11(增压器、电动增压器)的压缩机11a、增压压力传感器21、中冷器12以及节气门13。
压缩机11a经由旋转轴11c与配置在排气通道6的电动涡轮增压器11的涡轮11b机械性地联结，并且与电动机11d(第2扭矩抑制单元、再生器件、电动机)联结。该压缩机11a伴随涡轮11b被流过排气通道6的废气进行旋转驱动而与其一体地旋转，由此进行对空气(新气)增压的增压动作。此外，电动机11d利用来自电池(未图示)的供电来动作，从而压缩机11a被进行旋转驱动，由此，在由涡轮11b的旋转实现的压缩机11a的增压动作的基础上，辅助该增压动作。并且，上述的电动机11d具有对压缩机11a的旋转能量进行再生而转换为电能的再生功能。并且，该转换后的电能被充到电池中。
增压压力传感器21检测进气通道5的压缩机11a的下游侧的压力作为增压压力TBP，将其检测信号输出至ECU 2。中冷器12利用压缩机11a的增压动作来冷却升温了的空气。节气门13由以转动自如的方式设置在进气通道5内的蝶形阀构成。该节气门13的开度根据来自ECU 2的控制信号，借助TH致动器13a被控制，由此控制通过节气门13的空气的量。
在排气通道6中设有绕开电动涡轮增压器11的涡轮11b的旁通路6b，在该旁通路6b中设有废气门14。该废气门14具有自由开闭的废气门阀14a，其开度根据来自ECU 2的控制信号，借助WG致动器14b被控制，由此调整废气流向涡轮11b侧的流量，从而控制增压压力TBP。
此外，节气门开度THO由节气门开度传感器22检测，其检测信号被输出至ECU 2。并且，在发动机3中设置有曲轴角传感器23。曲轴角传感器23伴随曲轴3b的旋转，将作为脉冲信号的CRK信号按每个规定的曲轴角输出至ECU 2。ECU 2基于该CRK信号计算发动机3的转速(以下称作“发动机转速”)NE。另外，表示车辆的油门踏板(未图示)的踩入量(以下称作“油门开度”)AP的检测信号从油门开度传感器24被输出至ECU 2，表示车速VP的检测信号从车速传感器25被输出至ECU 2。
与发动机3连接的变速器4是双离合器式的有级式自动变速器，构成为利用两个离合器切换发动机3的动力的两个输入系统，并从多个变速挡中设定一个变速挡。包括这些离合器的切换及变速挡的设定的变速器4的动作由ECU 2控制。
此外，在变速器4的机构上，在其变速中需要使输入侧的发动机转速NE匹配与变速后的变速挡的变速比相应的转速。因此，通过ECU 2的控制，在加速变速(升挡)时执行用于使发动机3的扭矩减小的扭矩下降控制，另一方面在减速变速(降挡)时，执行使发动机3的扭矩増大的扭矩上升控制。此外，在变速器4中设有检测目前设定的实际变速挡SHTACT的变速挡传感器26，其检测信号被输出至ECU 2。
ECU 2是由CPU、RAM、ROM及I/O接口(均未图示)等构成的微型计算机构成的。ECU 2根据上述各种传感器21～26的检测信号等，判别发动机3、变速器4以及电动涡轮增压器11的运转状态，并且根据所判别的运转状态，按照存储于ROM的程序，执行以发动机3、变速器4以及电动涡轮增压器11为对象的各种控制处理。另外，本实施方式中，ECU 2相当于本发明的第1扭矩抑制单元、点火正时延缓控制单元及节气门关闭方向控制单元。
图3示出由ECU 2执行的电动涡轮增压器11的再生及辅助处理。该再生及辅助处理是在发动机3的增压运转中，当变速器4进行加速变速(升挡)时，电动涡轮增压器11的电动机11d进行再生，并且在升挡后，通过利用电动机11d对压缩机11a进行旋转驱动，来辅助增压动作。另外，本处理按预定的周期反复执行。
本处理中，首先在步骤1(图示为“S1”。以下相同)中，判别变速执行标志F_SHTCHG是否为“1”。根据发动机转速NE、油门开度AP、车速VP及实际变速挡SHTACT等，应将变速器4的当前变速挡、即实际变速挡SHTACT变更为其他变速挡时，该变速执行标志F_SHTCHG被设置为“1”，表示应执行变速。当步骤1的判别结果为“否”时，表示不必进行变速，直接结束本处理。另一方面，当步骤1的判别结果为“是”时，进入步骤2，判别增压压力下降请求标志F_TBPDWN是否为“1”。
在变速器4进行升挡时，为了执行使发动机3的扭矩减小的扭矩下降控制，该增压压力下降请求标志F_TBPDWN被设置为“1”，表示应降低增压压力TBP。当步骤2的判别结果为“是”时，电动涡轮增压器11的电动机11d执行再生(步骤3)，并且将废气门14控制为完全打开(步骤4)。
如上所述，废气门14被控制为完全打开，从而排出到排气通道6的废气的大部分流入旁通路6b，流入涡轮11b侧的废气减少。由此，与涡轮11b一体地旋转的压缩机11a的旋转下降，由此增压压力TBP也下降。而且，压缩机11a的旋转能量通过电动涡轮增压器11的电动机11d而被再生，由此产生的电能被充电至电池。在该情况下，电动机11d产生的旋转阻力作用于压缩机11a，由此抑制了压缩机11a的旋转。通过以上那样的废气门14的完全打开控制及电动机11d的再生执行，能够使得增压压力TBP迅速下降。
接下来，在步骤5中，判别再生电流EREG是否为规定值EREGREF以下。该规定值EREGREF例如设定成不能进行由电动机11d的再生实现的充电时的电流值。因此，步骤5的判别结果为“否”，EREG>EREGREF时，直接结束本处理，由电动机11d进行的再生被继续。另一方面，当步骤5的判别结果为“是”时，表示不能进行由电动机11d的再生实现的充电，结束再生(步骤6)，并且将增压压力下降请求标志F_TBPDWN设置为“0”(步骤7)，结束本处理。并且，通过执行该步骤7，所述步骤2的判别结果为“否”。在该情况下，进入步骤8，判别增压压力上升请求标志F_TBPUP是否为“1”。
在变速器4进行升挡后，根据油门踏板被踩踏而产生的加速请求，应提高增压压力TBP时，该增压压力上升请求标志F_TBPUP被设置为“1”。当步骤8的判别结果为“否”时，直接结束本处理，另一方面，当判别结果为“是”时，由电动涡轮增压器11的电动机11d执行增压动作的辅助(步骤9)，并且将废气门14控制成完全关闭(步骤10)。
如上所述，废气门14被控制为完全关闭，从而排出到排气通道6的所有废气流入涡轮11b侧。由此，与涡轮11b一体地旋转的压缩机11a的旋转上升，由此增压压力TBP也上升。而且，通过利用电动机11d对压缩机11a进行旋转驱动，来辅助增压动作。通过以上那样的废气门14的完全关闭控制及电动机11d的辅助执行，能够使增压压力TBP迅速上升。
接下来，在步骤11中，判别增压压力TBP是否为规定值TBPREF以上。该规定值TBPREF例如设定成压缩机11a旋转而得到充分的增压压力TBP时的值。因此，步骤11的判别结果为“否”，TBP<TBPREF时，直接结束本处理，继续进行电动机11d的辅助。另一方面，当步骤11的判别结果为“是”时，表示增压压力TBP达到充分的值，结束电动机11d的辅助(步骤12)，并且将变速执行标志F_SHTCHG设置为“0”(步骤13)，结束本处理。另外，通过执行该步骤13，所述步骤1的判别结果为“否”，因此在该再生及辅助处理中，之后直至升挡为止，电动涡轮增压器11的电动机11d都不执行再生与辅助。
接着，参照图4，对由上述再生及辅助处理得到的动作例进行说明。本例中是发动机3的增压运转过程中，变速器4进行升挡的例子。如该图(a)所示，增压压力的目标值(以下称作“目标增压压力”)在开始变速器4的升挡时、即时刻t1变更为低压侧。之后，在升挡结束时、即时刻t2恢复至高压侧的原来的值。在该情况下，控制电动涡轮增压器11及废气门14，使得实施例的增压压力TBP变为上述的目标增压压力。
具体而言，如图4的(b)所示，在时刻t1，电动涡轮增压器11的电动机11d执行再生(步骤3)，并且废气门14被控制为完全打开(步骤4)。由此，如图4的(a)所示，在实施例中，增压压力TBP急剧下降，被迅速控制为低压侧的目标增压压力。此外该情况下，如图4的(c)所示，暂时向滞后方向控制点火正时。
通过以上那样的电动机11d的再生导致的增压压力TBP的迅速下降、及点火正时的延缓来执行前述的扭矩下降控制。由此，如图4的(d)所示，发动机转速NE下降(时刻t1～t2)。
之后、升挡结束，如图4的(a)所示，当目标增压压力恢复至高压侧的原来的值时(时刻t2)，电动涡轮增压器11的电动机11d执行辅助(步骤9)，并且废气门14被控制为完全关闭(步骤10)。由此，如图4的(a)所示，在实施例中，增压压力TBP急剧上升，被迅速控制为高压侧的目标增压压力。在该情况下，利用来自电池的一定的规定电力进行由电动机11d执行的增压动作的辅助，直至增压压力TBP达到目标增压压力为止，增压压力TBP达到目标增压压力后(时刻t3以后)，渐渐减少对电动机11d的电力供给，从而停止。
通过以上那样的电动机11d的辅助使增压压力TBP迅速上升，由此能够迅速进行扭矩下降控制后的扭矩上升控制。由此，如图4的(d)所示，升挡后的发动机转速NE迅速上升(时刻t2以后)，由此加速响应性提高。
另外，图4的(a)及(c)中，以虚线表示现有例的增压压力及点火正时。该现有例中，仅增压器与本实施方式的实施例不同，即具备没有电动机的普通的涡轮增压器。现有例中，如图4的(a)所示，与实施例的增压压力TBP相比，增压压力的下降及上升延迟。因此，现有例中，在进行扭矩下降控制的情况下，如图4的(c)所示，必须按延缓极限、与实施例相比长时间持续延缓点火正时，因此燃烧效率恶化。
如以上详述那样，根据本实施方式，当在增压运转中进行变速器4的升挡时，延缓点火正时，并且通过电动涡轮增压器11的电动机11d进行再生，能够适当地执行发动机3的扭矩下降控制。此外，通过电动机11d的再生，能够使增压压力TBP迅速下降，因此进行扭矩下降控制时，点火正时的延缓与以往相比时间短，由此能够使发动机3的燃烧效率提高。
此外，能够将上述再生所产生的电能充至电池。并且，升挡后，由电动机11d对压缩机11a进行旋转驱动，辅助增压动作，从而能够使暂时下降的增压压力TBP迅速上升，由此能使加速响应性提高。
另外，本发明并不限定于所说明的上述实施方式，能够以各种方式来实施。例如，在本实施方式中，作为用于执行扭矩下降控制的本发明的第1扭矩抑制单元，仅说明了延缓点火正时的情况，但本发明的第1扭矩抑制单元不限于此，还可以与此同时或者将其代替，当执行扭矩下降控制时，向关闭方向控制节气门13的开度(节气门开度THO)。此外，在实施方式中，在电动涡轮增压器11中，使电动机11d与压缩机11a联结，但也可以将其代替而使电动机11d与涡轮11b联结，对其旋转能量进行再生。
并且，在实施方式中，作为变速器4而示例了双离合器式的变速器，但只要是有级式自动变速器，也能够采用其他类型的。另外，能够在本发明的主旨范围内，适当地变更实施方式的细节结构。

Claims (3)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具有增压器，并与有级式自动变速器连接，
所述内燃机的控制装置的特征在于，
具备第1扭矩抑制单元及第2扭矩抑制单元，当在增压运转中进行所述自动变速器的加速变速时，所述第1扭矩抑制单元及第2扭矩抑制单元用于执行使所述内燃机的扭矩减小的扭矩下降控制，
所述第1扭矩抑制单元具有点火正时延缓控制单元和节气门关闭方向控制单元中的至少一方，其中，所述点火正时延缓控制单元向滞后方向控制点火正时，所述节气门关闭方向控制单元向关闭方向控制节气门的开度，
所述第2扭矩抑制单元具有再生器件，所述再生器件与所述增压器的压缩机或涡轮联结，对该联结的压缩机或涡轮的旋转能量进行再生，
所述再生器件在所述自动变速器的加速变速结束之前结束所述再生，
所述第1扭矩抑制单元在所述再生结束之前结束所述扭矩下降控制。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述增压器由利用电动机对所述压缩机进行旋转驱动的电动增压器构成，
所述再生器件是具有再生功能的所述电动机。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在所述自动变速器的所述加速变速之后，所述电动机对所述压缩机进行旋转驱动，由此，辅助该压缩机的增压。
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