发动机控制装置的制作方法

本发明涉及一种进行涡轮增压发动机的输出调整的发动机控制装置。

背景技术：

对于进行涡轮增压的发动机而言，利用将排气从涡轮的入口侧旁通到出口侧的废气旁通阀而控制流向涡轮排气的流量，并进行增压控制。

近年，普及了如下的电控(电子控制)废气旁通阀：通过电动致动器对废气旁通阀进行开闭驱动，从而能够通过控制使开度接近任意目标开度。

作为关于如上所述的废气旁通阀的开度控制的现有技术，例如在专利文献1中，记载了在带增压器的发动机的控制装置中具有开度控制禁止单元的装置，该开度控制禁止单元根据在增压操作时与加速踏板连动的主节流阀的开度以及基于外部环境信息而开闭的副节流阀的开度中至少一个的开度成为小于预定值的状态来禁止废气旁通阀的开度控制。

在专利文献2中记载了在带增压器的发动机的控制装置中，不使废气旁通阀的开度相比于通常值而改变，而仅将发动机的节流阀的开度减少预定量后逐渐增大，从而实现基于扭矩限制处理的发动机的输出扭矩的上升斜率限制的技术。

专利文献3中，记载了在带增压器的发动机控制装置中，若增压要求值变大，则为了与之对应地提高增压而使废气旁通阀的开度被调节为减少的值节流阀的开度变大，使驾驶员要求驱动力相对于发动机的实际驱动力在上升侧背离，并且，将要求动力的变化量收敛于预设值以内作为条件而进行输出扭矩上升斜率的限制的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5－79342号公报

专利文献2：日本特开2014－231834号公报

专利文献3：日本特开2015－129469号公报

技术实现要素：

技术问题

已知提出有在配备电控废气旁通阀的涡轮增压发动机中，在负荷相对小且无需增压的na区域(非增压区域)中，将废气旁通阀完全开放而根据节流阀开度来进行输出调整；在负荷相对大且需要增压的增压区域中，将节流阀完全开放而根据废气旁通阀的开度(增压)来进行输出调整这样的根据负荷区域而改变控制的技术。

在如上所述的搭载涡轮增压发动机的车辆中，从驱动系统的耐久性等观点出发，存在对发动机的输出扭矩进行限制的情况。

例如，在发动机与变速机的变速机构部之间具有变矩器车辆中，在变矩器的锁止离合器处于开放状态(未缔结状态)的情况下，为了保护变速机免受过大的输入扭矩的影响，存在调整输出而使发动机的输出扭矩成为预定的限制扭矩以下的情况。

在此，在进行了扭矩限制的情况下，当进行了如上所述的通常的控制时，从废气旁通阀变为开放的状态开始，排气旁通涡轮而使涡轮增压器的压缩机及涡轮的转速降低，并且在解除扭矩限制后由于增压应答延迟变大而导致车辆的加速性能降低。

技术方案

鉴于上述问题，本发明的课题为提供一种抑制从存在扭矩限制的状态加速时的增压应答延迟的发动机控制装置。

本发明通过如下技术方案解决上述课题。

本发明的第一形态的发动机控制装置的特征在于，对发动机进行控制，所述发动机包括：涡轮增压器，其包括通过排气被驱动的涡轮以及通过所述涡轮被驱动的压缩机；废气旁通阀，其设置于使排气从所述涡轮的入口侧向出口侧旁通的流路；以及节流阀，其调节吸入空气量，所述发动机控制装置在位于预定的低负荷区域的情况下，进行使所述废气旁通阀达到预定开度以上而根据所述节流阀的开度来进行输出调整的第一控制，在位于预定的高负荷区域的情况下，进行使所述节流阀达到预定开度以上而根据所述废气旁通阀的开度来进行输出调整的第二控制；并且在位于所述高负荷区域且产生扭矩限制要求的情况下；进行在将所述废气旁通阀实质上完全关闭的状态下根据所述节流阀的开度来进行输出调整的第三控制。

据此，在产生了扭矩限制要求的情况下，不关闭废气旁通阀而通过节流阀控制吸入空气量而进行输出调整，从而使涡轮增压器的涡轮进行充分的预旋转而提高增压，且在解除扭矩限制后抑制增压应答延迟，同时能够通过控制节流阀的开度而进行适当的扭矩限制。

本发明的第二形态的发动机控制装置的特征在于，包括：要求扭矩设定部，其基于车辆的运行状态设定要求扭矩；以及限制扭矩设定部，当产生所述扭矩限制要求时设定限制扭矩，在所述第三控制中，基于限制扭矩与要求扭矩之比设定所述节流阀的开度。

据此，在第三控制中可以将节流阀的开度适当的设定，防止超过限制扭矩，并且可以确保驾驶性能(驾驶容易性)。

在此，要求扭矩设定部例如可以构成为，基于驾驶员的加速踏板操作量(踩踏量)或从自动驾驶控制系统输入的加速要求等而设定要求扭矩。

本发明的第三形态的发动机控制装置的特征在于，所述扭矩限制要求在设置于所述发动机与变速机构部之间的变矩器的锁止离合器未缔结时产生。

据此，防止向变速机构部等输入过大的扭矩而保护变速机等，并且在锁止离合器缔结后使增压迅速上升，能够提高车辆的加速性能。

技术效果

如以上说明，根据本发明，能够提供一种抑制从存在扭矩限制的状态加速时的增压应答延迟的发动机控制装置。

附图说明

图1是示意性地示出具有应用了本发明的发动机控制装置的实施形态的发动机的构成的图。

图2是示出实施形态的发动机控制装置中的输出控制的流程图。

图3是示出具有实施形态及比较例的发动机控制装置的发动机中的节流阀开度、废气旁通阀开度、增压、扭矩等的随时间变化的一例的图。

符号说明

1：发动机10：主体部

11：曲轴12：缸体

13：汽缸盖14：进气阀驱动系统

15：排气阀驱动系统16：火花塞

20：进气装置21：进气道

22：空气滤清器23：空气流量计

24：空气旁通阀25：中冷器

26：节流阀26a：压力传感器

27：进气歧管27a：压力传感器

28：滚流控制阀

30：排气装置31：排气歧管

32：排气管33：前催化剂

33a：前a/f传感器33b：后a/f传感器

34：后催化剂35：消音器

40：涡轮增压器41：压缩机

42：涡轮

43：轴承壳44：废气旁通阀

50：燃料供给装置51：燃料箱

52：进料泵53：进料管线

54：高压泵55：高压燃料管线

56：喷嘴100：发动机控制单元(ecu)

200：变速器控制单元(tcu)

具体实施方式

以下，对应用本发明的发动机控制装置的实施形态进行说明。

实施形态的发动机控制装置例如为，设置在作为行驶用动力源而搭载于客车等汽车的涡轮增压汽油发动机的装置。

图1是示意性地示出具有实施形态的发动机控制装置的发动机的构成的图。

如图1所示，发动机1包括主体部10、进气装置20、排气装置30、涡轮增压器40、燃料供给装置50、发动机控制单元(ecu)100等而构成。

主体部10是发动机1的主机部分，例如是水平相向的4个气筒的4行程dohc汽油直喷发动机。

主体部10包括曲轴11、缸体12、汽缸盖13、进气阀驱动系统14、排气阀驱动系统15、火花塞16等而构成。

曲轴11为发动机1的输出轴，且与未图示的各气缸的活塞通过连杆(conn-rod)连接。

缸体12是具有各气筒的气缸的块状部件，且隔着曲轴11分为左右两个部分。

在缸体12的右半部(这里所说的左右表示竖直的车载状态下的车体的左右)，从车辆前方侧依次设置有第1气筒、第3气筒，在左半部设置有第2气筒、第4气筒。

在缸体12的左右各半部的接合部设置有收容曲轴11的曲轴箱部。

曲轴11借助设置于缸体12的主轴承而被可旋转地支撑。

在缸体12设置有检测曲轴11的角度位置的未图示的曲轴角传感器。

汽缸盖13分别设置在缸体12的左右两端部。

汽缸盖13包括燃烧室、进气口、排气口、进气阀、排气阀等而构成。

燃烧室是与未图示的活塞的顶面相向设置的凹部，并构成使被活塞压缩了的混合气体燃烧的空间部的一部分。

进气口是将燃烧用空气(新气)导入燃烧室内的流路。

排气口是将燃烧过的气体(排气)从燃烧室排出的流路。

进气阀、排气阀分别将进气口及排气口在预定阀定时开闭。

进气阀驱动系统14、排气阀驱动系统15例如构成为，分别包括从设置于曲轴11的端部的曲柄链轮通过未图示的定时链而被驱动的凸轮链轮以及通过凸轮链轮被驱动的凸轮轴等。

另外，进气阀驱动系统14、排气阀驱动系统15包括通过油压致动器而使凸轮链轮和凸轮轴围绕旋转中心轴相对旋转的阀定时可变机构。

火花塞16响应于来自从发动机控制单元100的点火信号而在燃烧室内产生电火花，点燃混合气体。

进气装置20吸入外部空气，并作为燃烧用空气(新气)而导入汽缸盖13的进气口。

进气装置20包括进气道21、空气滤清器22、空气流量计23、空气旁通阀24、中冷器25、节流阀26、进气歧管27、滚流控制阀28等而构成。

进气道21是对从外部吸入的燃烧用空气进行传送的管路。

在进气道21的中间部，设置有后述的涡轮增压器40的压缩机41。

空气滤清器22设置于进气道21的入口附近，包括过滤灰尘等异物的空气过滤器单元、以及收纳所述空气过滤器单元的空气过滤器壳体等。

空气流量计23设置于空气滤清器22的出口部，为测量通过的空气的流量的传感器。

空气流量计23的输出被传递至发动机控制单元100，用于控制燃料喷射量等。

空气旁通阀24对使在进气道21内流动的空气的一部分从压缩机41的上游侧旁通至下游侧的旁通流路进行开闭。

空气旁通阀24的开度(旁通的空气量)能够响应于来自发动机控制单元100的指令而变更。

中冷器25使在压缩机41中被压缩的空气例如与行驶风(由于车辆的行驶而相对于车体产生的气流)进行热交换而被冷却。

节流阀26用于调整发动机1的输出，调整吸入空气量。

节流阀26响应于来自发动机控制单元100的指令通过电动致动器进行开闭驱动，以成为预定的开度。

节流阀26与中冷器25的出口邻接而配置。

在节流阀26的入口侧(上游侧)设置有检测进气管压力的压力传感器26a。

压力传感器26a的输出被传递至发动机控制单元100。

进气歧管27是将从节流阀26排出的空气分配至各气筒进气口的分岐管。

在进气歧管27设置有用于检测比节流阀26更靠下游侧的进气管压力的压力传感器27a。

压力传感器27a的输出被传递至发动机控制单元100。

滚流控制阀28设置于进气歧管27的流路内，通过切换从进气歧管27至进气口的空气流路的状态，从而控制形成于气缸内滚流的状态。

滚流控制阀28响应于来自发动机控制单元100的指令而被切换。

排气装置30从汽缸盖13的排气口排出燃烧过的气体(排气)。

排气装置30包括排气歧管31、排气管32、前催化剂33、后催化剂34、消音器35等而构成。

排气歧管31是将从各气筒的排气口排出的排气聚集并导入涡轮增压器40的涡轮42的排气流路(管路)。

排气管32是将从涡轮增压器40的涡轮42排出的排气向外部排出的排气流路(管路)。

排气歧管31的管中，从涡轮42侧依次设置有前催化剂33、后催化剂34。

前催化剂33、后催化剂34例如为在氧化铝等担体担载白金、铑、钯等贵金属而进行hc、co、nox的减少处理的三元催化剂。

在前催化剂33的入口部、出口部分别设置有根据排气性状检测空燃比(a/f)的前a/f传感器33a、后a/f传感器33b。

前a/f传感器33a、后a/f传感器33b的输出被传递至发动机控制单元100，从而用于燃料喷射量的空燃比反馈控制和/或前催化剂33的劣化诊断等。

消音器35与排气管32的出口部相邻而配置，并减少排气的声能而抑制排出噪音。

排气管32在出口部附近例如分支为2条，消音器35分别设置于比分支位置更靠下游侧的部分。

涡轮增压器40是利用排气的能量而压缩燃烧用空气的排气涡轮增压器。

涡轮增压器40包括压缩机41、涡轮42、轴承壳43及废气旁通阀44等而构成。

压缩机41是压缩燃烧用空气的离心式压缩机。

涡轮42利用排气的能量而驱动压缩机41。

轴承壳43设置于压缩机41与涡轮42之间。

轴承壳43连接在压缩机41与涡轮42的壳体之间，并包括将连结压缩机轮与涡轮轮的轴可旋转地支撑的轴承及润滑装置等。

废气旁通阀(wgv)44对使排气的一部分从涡轮42的入口侧向出口侧旁通的废气旁通流路进行开闭。

废气旁通阀44包括开闭驱动用的电动致动器44a以及检测开度位置用的未图示的开度传感器，是通过发动机控制单元100控制开度的电控废气旁通阀。

燃料供给装置50向发动机1的各气筒供应燃料。

燃料供给装置50包括燃料箱51、进料泵52、进料管线53、高压泵54、高压燃料管线55、喷嘴56等而构成。

燃料箱51是贮存作为燃料的汽油的容器。

进料泵52排出燃料箱51内的燃料并传送至高压泵54。

进料管线53是将从进料泵52排出的燃料传送至高压泵54的燃料流路。

高压泵54安装于汽缸盖13，并通过凸轮轴被驱动，提高燃料压力。

高压泵54包括与凸轮轴旋转连动而在气缸内往复运动而对燃料进行加压的柱塞以及电磁调节阀，通过由发动机控制单元100控制电磁调节阀的占空比，从而能够调节高压燃料管线55内的燃料压力。

高压燃料管线55是将通过高压泵54升压后的燃料传送至分别设置在各气筒的喷嘴56的燃料流路。

喷嘴56是响应于来自发动机控制单元100的喷射信号而将从高压燃料管线55供应的燃料筒内喷射(直喷)至各气筒的燃烧室内的喷射阀。

发动机控制单元(ecu)100对发动机1及其辅助机械综合地进行控制。

发动机控制单元100例如包括cpu等信息处理单元、ram及rom等存储单元、输入输出接口以及连接这些的总线等而构成。

设置于发动机1的各传感器的输出分别被传递至发动机控制单元100，且能够针对设置于发动机1的各致动器、阀类、火花塞、喷嘴等控制对象而输出控制信号。

发动机控制单元100在手动驾驶时基于未图示的加速踏板的操作量(踩踏量)，在自动驾驶时基于来自未图示的自动驾驶控制系统的加速要求等来设定驾驶要求扭矩，并且控制节流阀26的开度、阀定时、增压(废气旁通阀44的开度)、滚流控制阀28的状态、点火时期、燃料喷射量以及喷射时期等而进行发动机1的输出(扭矩)调节，以使发动机1实际产生的扭矩(实扭矩)接近驾驶要求扭矩。

发动机控制单元100发挥本发明所述的要求扭矩设定部的作用。

发动机控制单元100可以通过变速器控制单元(tcu)200、can通信系统等车载lan进行通信。

发动机1的输出通过未图示的变速器传递至驱动轮。

变速器例如将链式cvt等变速机构部(变速机)、前进后退切换机构、awd转换器、前差速器等收纳于共用的变速器壳体内部而构成。

在曲轴11与变速机构部之间，作为能够从停车状态起步的起步装置，设置有作为流体联接器的变矩器。

变矩器包括连接于曲轴的叶轮、连接于变速器输入轴的涡轮以及定子等而构成。

变矩器包括约束叶轮与涡轮的差速旋转的锁止离合器。

锁止离合器的开放、缔结动作以及缔结力由变速器控制单元200控制。

变速器控制单元200基于车辆的行驶状态而综合地控制变速机构部的变速比、前进后退切换机构的状态、锁止离合器的状态等。

变速器控制单元200包括cpu等信息处理单元、ram和/或rom等存储单元、输入输出接口以及连接这些的总线等而构成。

变速器控制单元200具有如下功能：为了防止输入过大的扭矩而保护变速器，产生将输出扭矩限制在预定的限制扭矩以下的扭矩限制要求，并传递传给发动机控制单元100。

变速器控制单元200例如在锁止离合器处于开放(非缔结)状态时，产生扭矩限制要求，并设置作为此时的输入扭矩上限值的限制扭矩。

变速器控制单元200发挥本发明所述的限制扭矩设定部的作用。

图2是示出实施形态中的发动机控制装置的输出控制的流程图。

以下，依次对每个步骤进行说明。

＜步骤s01：设定驾驶员要求扭矩＞

发动机控制单元100例如基于加速踏板的操作量、来自自动驾驶控制系统的加速要求等而设定驾驶员要求扭矩。

然后，进入步骤s02。

＜步骤s02：判断驾驶员要求的扭矩区域＞

发动机控制单元100在步骤s01中所设定的驾驶员要求扭矩为必须进行增压才能产生的程度的高负荷的情况下，判断为相当于增压区域(高负荷区域)，并进入步骤s03。

另外，在步骤s01中设定的驾驶员要求扭矩实质为不进行增压的自然进气(na)区域中能够产生的程度的低负荷的情况下，判断为相当于na区域(低负荷区域)，并进入步骤s04。

＜步骤s03：判断是否有扭矩限制要求＞

发动机控制单元100判断是否从变速器控制单元200输入了扭矩限制要求。

在扭矩限制要求被输入的情况下，从变速器控制单元200获取与作为发动机1能够产生的上限扭矩的限制扭矩相关的信息。

在扭矩限制要求被输入的情况下，进入步骤s06，否则进入步骤s05。

＜步骤s04：na区域控制＞

发动机控制单元100执行如下na区域控制(第一控制)：将废气旁通阀44完全开放，并通过控制节流阀26的开度而调整发动机1输出。

na区域控制中，节流阀26的目标开度例如针对驾驶员要求扭矩而被单一地设定。

然后，结束一系列处理(返回)。

＜步骤s05：增压区域控制＞

发动机控制单元100执行如下的增压区域控制(第二控制)：将节流阀26完全开放，并通过控制废气旁通阀44的开度而调整发动机1的输出。

发动机控制单元100具有在增压区域中根据驾驶员要求扭矩来设定目标增压的功能。

发动机控制单元100进行如下的增压反馈控制，控制废气旁通阀44的开度，以使实际增压接近目标增压。

然后，结束一系列处理(返回)。

＜步骤s06：扭矩限制控制＞

发动机控制单元100执行如下的扭矩限制控制(第三控制)：将废气旁通阀44完全关闭，并通过控制节流阀26的开度而调整发动机1的输出。

在扭矩限制控制中，控制节流阀26的开度以使发动机1的实际扭矩与限制扭矩实质上一致。

通过使废气旁通阀44保持完全关闭的状态，从而使涡轮预旋转，增压高至使限制扭矩作为实际扭矩而产生所需要的增压以上。

在此，扭矩限制控制中，通过减小节流阀26的开度(近似关闭)，从而防止实际扭矩超过限制扭矩。

扭矩限制控制中，基于限制扭矩与驾驶员要求扭矩之比，设定节流阀26的目标开度。

例如构成为，通过将限制扭矩与驾驶员要求扭矩之比乘以预定的系数而计算节流阀26的目标开度，或者根据限制扭矩与驾驶员要求扭矩之比而从预先准备的映射中读取目标开度。

此时，基于进气温度、大气压、发动机旋转数校正节流阀26的目标开度。

如果进气温度变高，则空气密度变低，因此将目标开度向开放侧校正。

另一方面，如果进气温度变低，则空气密度变高，因此将目标开度向关闭侧校正。

如果大气压变低，则空气密度变低，因此将目标开度向开放侧校正。

另一方面，如果大气压变高，则空气密度变高，因此将目标开度向关闭侧校正。

另外，吸入空气的流速根据发动机的转速而改变，因此利用从大气压和发动机旋转数计算的校正系数来校正目标开度。

然后，结束一系列处理(返回)。

以下，与以下说明的本发明的比较例的发动机控制装置进行比较而说明本实施形态的效果。

在比较例中，对于与实施形态实质相同的地方用相同附图符号表示而省略说明，并且主要对不同之处进行说明。

比较例的发动机控制装置在驾驶员要求扭矩相当于增压区域的情况下，与扭矩限制要求的存在无关地，进行与实施形态中的增压区域控制相同的控制(增压反馈控制)。

图3是示出具有实施形态及比较例的发动机控制装置的发动机的节流阀开度、废气旁通阀开度、增压、扭矩等随时间变化的一例的图。

图3中，横轴表示时间，纵轴表示节流阀开度、废气旁通阀开度、增压、扭矩、变矩器锁止状态。

图3中，将实施形态的数据用实线表示，并将比较例的数据用虚线(点线)表示。

并且，关于增压，用单点线线表示目标增压。

并且，关于扭矩，用单点划线表示驾驶员要求扭矩，并用双点划线表示限制扭矩。

图3示出从车辆停车状态以加速器开度100％(将加速踏板踩踏至最大限度的状态)起步并加速的状态。

在起步后的预定期间(例如，1～2秒左右)内，处于变矩器作为起步装置而吸收输入侧和输出侧的差速旋转的状态，因此成为锁止离合器开放(非缔结)的状态。

然后，锁止离合器经过半锁止状态而变为锁止状态，但是如果在开放状态中输入大扭矩，则对变速机构部等的耐久性、可靠性等产生隐患，因此在开放状态结束之前为施加了扭矩限制的状态。

在实施形态中，响应于来自变速器控制单元200的扭矩限制要求而在发动机控制单元100中开始扭矩限制控制，且废气旁通阀44维持完全关闭的状态。因此，发动机1的排气实质上全部被导入涡轮42，并对涡轮42进行旋转驱动而使其预旋转。

另外，在比较例中，执行增压反馈控制，从而在变矩器处于开放状态时，废气旁通阀44被开放，且排气中相当一部分不驱动涡轮42而被旁通。

因此，实施形态的增压的上升相对于比较例而被加速，因此在进行扭矩限制控制的期间的后半期中，实施形态的增压比比较例显著地高。

此时，实施形态中，通过使节流阀开度比比较例小，从而能够调整输出，以使实际扭矩不超过限制扭矩。

此后，如果锁止离合器对应于车速的上升而变为半锁止状态，则扭矩限制要求被解除而解除扭矩限制。

与扭矩限制的解除对应地，实施形态也转换至与比较例相同的增压区域控制(增压反馈控制)，但是可知在转换时刻，实施形态的增压比比较例高，因此在转换初期，实施形态可以产生接近驾驶员要求扭矩的大扭矩。

因此，实施形态中，相对于比较例，对于0～20mph的加速时间例如可以缩短0.07秒。

根据以上说明的实施形态，可以得到以下效果。

(1)在产生了扭矩限制要求的情况下，不开放废气旁通阀44，而通过节流阀26控制吸入空气量而进行输出调整，从而使涡轮增压器40的涡轮42进行充分的预旋转而提高增压，并在解除扭矩限制后能够抑制增压应答延迟，并根据节流阀26的开度控制而进行适当的扭矩限制。

(2)基于限制扭矩与驾驶员要求扭矩之比而设定扭矩限制控制中的节流阀26的目标开度，从而在使废气旁通阀44完全关闭而增压变高的状态下，也能够适当地设定节流阀26的开度，并且能够在防止超过限制扭矩的同时确保驾驶性能(驾驶容易性)。

(3)通过构成为当开放锁止离合器时作出扭矩限制要求，从而防止向变速机构部等输入过大的扭矩而保护变速机等，并且在缔结锁止离合器后，使增压上升迅速而能够提高车辆加速性能。

(变形例)

本发明不限于以上说明的实施形态，而可以多样地变形或变更，并且这些也属于本发明的技术范围内。

(1)发动机及发动机控制装置的构成不限于上述实施形态而能够适当地变更。

例如，可以适当地变更发动机的气缸布局、气筒数、燃料喷射方式等。

另外，在实施形态中发动机使用蝴蝶阀作为节流阀，但是也可以使用滑阀等其他种类的节流阀，或者也可以是根据进气阀的阀定时及升降而调整进气量的各种节流阀门。

(2)在实施形态中，作为变速器例如使用了链式cvt，但不限于此，例如可以是带式cvt、环形cvt、使用行星齿轮组的有级at(自动变速器)等其他种类的变速机。

(3)在实施形态中，在增压区域控制中，将节流阀完全开放，但是在没有完全开放的情况下，只要具有足够高的开度，可以得到实质相同的效果。

另外，在实施形态中，在na区域控制中，将废气旁通阀完全开放，但是在没有完全开放的情况下，只要具有足够的高开度，可以得到实质相同的效果。