具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備以及控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，以及控制該發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為安裝在車輛(諸如汽車)上的一種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)踐使用中有一種依靠排氣渦輪增壓器利用空氣增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)。在該類型的發(fā)動(dòng)機(jī)中，輸出轉(zhuǎn)矩的增加和增壓壓力的增加之間存在特定關(guān)系，因?yàn)樵鰤簤毫Φ纳唔憫?yīng)于節(jié)流閥的打開而具有延遲，所以即使節(jié)流閥打開以便增加輸出轉(zhuǎn)矩，也難以很快增加輸出轉(zhuǎn)矩。因此，即使由于通過車輛的駕駛員增加加速器的操作量而增加要求從發(fā)動(dòng)機(jī)生成的要求輸出轉(zhuǎn)矩值，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也未必良好響應(yīng)于要求值的增加。
[0003]例如，當(dāng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值如圖6A的雙點(diǎn)劃線指示的那樣增加時(shí)，打開節(jié)流閥以便根據(jù)增加的要求值來增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。如果打開節(jié)流閥，那么緊接在打開節(jié)流閥之后，供給至燃燒室的空氣和燃料增加至一定程度。但是，因?yàn)樵鰤簤毫Σ涣⒓丛黾樱噪S后供給至燃燒室的空氣和燃料僅逐漸增加。因此，基于燃燒室中燃料的燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩初始如圖6A的周期Tl中的實(shí)線指示的增加，然后如周期t2中的實(shí)線指示的，輸出轉(zhuǎn)矩的增加停滯(即，減慢或者停止)。但是，如果隨著燃料在燃燒室中燃燒使發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加以及發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的流量增加，渦輪增壓器由排氣驅(qū)動(dòng)，如圖6B指示的增壓壓力急速增加。如果在增壓壓力急速增加的情形下節(jié)流閥放置在打開狀態(tài)，那么供給至燃燒室的空氣和燃料的量很快增加，在圖6A的周期t3中基于燃料的燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩很快增加。
[0004]在日本專利申請公開2008-14281 (JP2008-14281A)中，提議的是初始抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，以便從渦輪增壓器啟動(dòng)的時(shí)間到渦輪增壓器以良好響應(yīng)操作的時(shí)間期間抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩突然改變或變化。當(dāng)應(yīng)用JP2008-14281的技術(shù)時(shí)，如圖6B在周期t3中指示的，在渦輪增壓器示出足夠響應(yīng)性并且增壓壓力升高之前，初始抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩(在周期tl、t2)0結(jié)果，舉例來說，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩如圖6A的虛線指示的那樣變化，輸出轉(zhuǎn)矩的突然改變不太可能或者不可能發(fā)生在周期tl、t2。在從周期t2至周期t3的過渡時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)增加。
[0005]如果在渦輪增壓器示出足夠響應(yīng)性之前初始抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，正如JP2008-14281A描述的，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的突然改變不太可能或者不可能發(fā)生在從渦輪增壓器啟動(dòng)的時(shí)間至渦輪增壓器示出了足夠響應(yīng)性的時(shí)間之間的周期期間。但是，如果由于駕駛員增加了加速器的操作量，如上所述當(dāng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩被抑制，那么隨著要求值的增加，在較早周期發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩必然降低。在該情況下，即使駕駛員增加加速器操作量，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也不像駕駛員期望的那樣增加。因此，駕駛員可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩的增加變得減慢或者遲緩。
[0006]如果當(dāng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值隨著駕駛員增加加速器操作量而增加時(shí)不抑制輸出轉(zhuǎn)矩，那么由于輸出轉(zhuǎn)矩的增加的減慢，駕駛員將不會(huì)感覺不舒適或者奇怪。但是，在該情況下，當(dāng)在圖6B從周期t2過渡至周期t3的時(shí)間增壓壓力急速增加時(shí)，從周期t2中實(shí)線指示的輸出轉(zhuǎn)矩的增加停滯的狀態(tài)起，如圖6A的周期t3中實(shí)線指示的，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩急速增加。結(jié)果，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的急速增加，駕駛員可能感覺奇怪或者不舒適。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，當(dāng)增壓壓力從輸出轉(zhuǎn)矩停滯的狀態(tài)(或者仍幾乎恒定)急速增加時(shí)，利用該控制設(shè)備，駕駛員不太可能或者不可能感覺奇怪或者不舒適，同時(shí)緊接在用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加之后駕駛員不太可能或者不可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩的增加變得減慢。本發(fā)明還提供了一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其包括電子控制單元，其基于對發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值來設(shè)定目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩，并且將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)整至目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩。用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值隨著通過安裝有該發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的駕駛員的加速器操作量的增加而增加。如果目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩隨著輸出轉(zhuǎn)矩的要求值的增加而增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩開始朝向增加目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩的方向增加。但是，在依靠排氣渦輪增壓器利用空氣增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)中，難以緊接在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后以良好的響應(yīng)性提高增壓壓力，在發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加之后增壓壓力具有急速增加的趨勢，在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后排氣的流量增加。因此，在增壓壓力以低速率增加的同時(shí)，如上所述已經(jīng)開始增加的輸出轉(zhuǎn)矩在初始增加至某些程度之后一度停滯，然后根據(jù)增壓壓力的后續(xù)急速增加而急速增加。
[0009]因?yàn)檩敵鲛D(zhuǎn)矩在初始增加至某些程度之后一度停滯，同時(shí)如上所述在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后增壓壓力以低速率增加，所以目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩從輸出轉(zhuǎn)矩偏離至較大側(cè)。換句話說，目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩從發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩偏離至較大側(cè)，而實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加處于停滯狀態(tài)(即，實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加減慢或者停止)。在該情況下，電子控制單元執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作，以便從發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加率超過預(yù)定值的時(shí)刻起限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加。以這種方式，在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后一度停滯之后，能夠防止輸出轉(zhuǎn)矩從輸出轉(zhuǎn)矩隨著增壓壓力急速增加而停滯的狀態(tài)急速增加，由于輸出轉(zhuǎn)矩從其停滯條件急速增加，駕駛員不太可能或者不可能感覺奇怪或者不舒適。
[0010]而且，不通過轉(zhuǎn)矩限制操作來限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加，同時(shí)在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后增壓壓力以低速率增加。因此，隨著駕駛員的加速器操作量增加，在用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加之后的早期不限制輸出轉(zhuǎn)矩，即在輸出轉(zhuǎn)矩開始增加之后的早期不限制輸出轉(zhuǎn)矩。如果在該情形下限制輸出轉(zhuǎn)矩，那么即使駕駛員增加加速器的操作量，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不像駕駛員期望的那樣增加；因此，駕駛員會(huì)感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加的減慢或者停滯。但是，根據(jù)本發(fā)明的上述方案，駕駛員將不會(huì)感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加的減慢。因此，當(dāng)增壓壓力急速增加時(shí)，由于輸出轉(zhuǎn)矩從其停滯狀態(tài)急速增加，所以駕駛員不太可能或者不可能感覺奇怪或者不舒適，同時(shí)緊接在用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加之后也不太可能或者不可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加的減慢。[0011 ] 電子控制單元可以在轉(zhuǎn)矩限制操作中通過控制節(jié)流閥的開度限制發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加。如果通過改變節(jié)流閥的開度(節(jié)流閥開度)來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，那么響應(yīng)于節(jié)流閥開度的改變，能夠以高響應(yīng)性調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)如上所述通過控制節(jié)流閥開度在轉(zhuǎn)矩限制操作中限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加時(shí)，通過當(dāng)限制輸出轉(zhuǎn)矩增加的操作結(jié)束時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度至較大值，能夠以高響應(yīng)性增加輸出轉(zhuǎn)矩。
[0012]當(dāng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值增加同時(shí)在轉(zhuǎn)矩限制操作中正在限制發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加時(shí)，電子控制單元可以降低對輸出轉(zhuǎn)矩的增加進(jìn)行的限制。如果當(dāng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值隨著駕駛員的加速器操作的量增加而增加時(shí)同時(shí)在轉(zhuǎn)矩限制操作中正在限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加，不減緩對輸出轉(zhuǎn)矩的增加的限制，則響應(yīng)于加速器操作量的增加，駕駛員會(huì)感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加中的減慢或者停滯。但是，在上述情形中減緩在轉(zhuǎn)矩限制操作中對輸出轉(zhuǎn)矩的增加的限制，因此，駕駛員不太可能或者不可能感覺輸出轉(zhuǎn)矩增加中的減慢。
[0013]當(dāng)在限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加的轉(zhuǎn)矩限制操作期間發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值時(shí)，電子控制單元可以結(jié)束限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加。在該情況下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到要求值時(shí)能夠適當(dāng)?shù)亟Y(jié)束轉(zhuǎn)矩限制操作，并且變得不必通過轉(zhuǎn)矩限制操作來限制輸出轉(zhuǎn)矩的增加。
[0014]電子控制單元可以通過將目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩降低至小于用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值的值并且然后以預(yù)定增加率增加目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩，來限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加。
[0015]當(dāng)在限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加的轉(zhuǎn)矩限制操作期間用于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的要求值改變時(shí)，電子控制單元可以根據(jù)已經(jīng)改變的要求值來改變目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩的增加率。當(dāng)由于駕駛員的加速器操作的量增加使得增加要求值同時(shí)在轉(zhuǎn)矩限制操作中正在限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加時(shí)，這意味著駕駛員試圖很快增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。另一方面，當(dāng)由于駕駛員的加速器操作的量降低使得要求值減小，同時(shí)在轉(zhuǎn)矩限制操作中正限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加時(shí)，這意味著駕駛員試圖抑制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加。鑒于這些事實(shí)，通過當(dāng)要求值增加時(shí)增加目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩的增加率，以及當(dāng)要求值降低時(shí)降低目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩的增加率，如上所述能夠滿足駕駛員的請求。
[0016]電子控制單元可以以如下方式執(zhí)行轉(zhuǎn)矩限制操作。S卩，當(dāng)目標(biāo)輸出轉(zhuǎn)矩比發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩大了至少預(yù)定量，并且實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加率等于或者小于預(yù)定值時(shí)，電子控制單元計(jì)算在經(jīng)過預(yù)定時(shí)間段之后達(dá)到的增壓下從發(fā)動(dòng)機(jī)生成的最大轉(zhuǎn)矩。電子控制單元通過監(jiān)控最大轉(zhuǎn)矩來確定發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加率超過預(yù)定值的時(shí)刻，并且從該時(shí)刻起限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的增加。當(dāng)由連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的變速器進(jìn)行的速度控制之外的控制要求發(fā)動(dòng)機(jī)暫時(shí)減小轉(zhuǎn)矩、同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的增加被限制時(shí)，電子控制