具有涡轮增压器的发动机的控制设备以及控制发动机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于具有涡轮增压器的发动机的控制设备，以及控制该发动机的方法。
【背景技术】
[0002]作为安装在车辆(诸如汽车)上的一种类型的发动机，实践使用中有一种依靠排气涡轮增压器利用空气增压的发动机。在该类型的发动机中，输出转矩的增加和增压压力的增加之间存在特定关系，因为增压压力的升高响应于节流阀的打开而具有延迟，所以即使节流阀打开以便增加输出转矩，也难以很快增加输出转矩。因此，即使由于通过车辆的驾驶员增加加速器的操作量而增加要求从发动机生成的要求输出转矩值，发动机的输出转矩也未必良好响应于要求值的增加。
[0003]例如，当用于发动机的输出转矩的要求值如图6A的双点划线指示的那样增加时，打开节流阀以便根据增加的要求值来增加发动机的输出转矩。如果打开节流阀，那么紧接在打开节流阀之后，供给至燃烧室的空气和燃料增加至一定程度。但是，因为增压压力不立即增加，所以随后供给至燃烧室的空气和燃料仅逐渐增加。因此，基于燃烧室中燃料的燃烧的发动机的输出转矩初始如图6A的周期Tl中的实线指示的增加，然后如周期t2中的实线指示的，输出转矩的增加停滞(即，减慢或者停止)。但是，如果随着燃料在燃烧室中燃烧使发动机速度增加以及发动机的排气的流量增加，涡轮增压器由排气驱动，如图6B指示的增压压力急速增加。如果在增压压力急速增加的情形下节流阀放置在打开状态，那么供给至燃烧室的空气和燃料的量很快增加，在图6A的周期t3中基于燃料的燃烧的发动机的输出转矩很快增加。
[0004]在日本专利申请公开2008-14281 (JP2008-14281A)中，提议的是初始抑制发动机的输出转矩，以便从涡轮增压器启动的时间到涡轮增压器以良好响应操作的时间期间抑制发动机的输出转矩突然改变或变化。当应用JP2008-14281的技术时，如图6B在周期t3中指示的，在涡轮增压器示出足够响应性并且增压压力升高之前，初始抑制发动机的输出转矩(在周期tl、t2)0结果，举例来说，发动机的输出转矩如图6A的虚线指示的那样变化，输出转矩的突然改变不太可能或者不可能发生在周期tl、t2。在从周期t2至周期t3的过渡时间，发动机的输出转矩平稳增加。
[0005]如果在涡轮增压器示出足够响应性之前初始抑制发动机的输出转矩，正如JP2008-14281A描述的，发动机的输出转矩的突然改变不太可能或者不可能发生在从涡轮增压器启动的时间至涡轮增压器示出了足够响应性的时间之间的周期期间。但是，如果由于驾驶员增加了加速器的操作量，如上所述当用于发动机的输出转矩的要求值增加时输出转矩被抑制，那么随着要求值的增加，在较早周期发动机的输出转矩必然降低。在该情况下，即使驾驶员增加加速器操作量，发动机的输出转矩也不像驾驶员期望的那样增加。因此，驾驶员可能感觉输出转矩的增加变得减慢或者迟缓。
[0006]如果当用于发动机的输出转矩的要求值随着驾驶员增加加速器操作量而增加时不抑制输出转矩，那么由于输出转矩的增加的减慢，驾驶员将不会感觉不舒适或者奇怪。但是，在该情况下，当在图6B从周期t2过渡至周期t3的时间增压压力急速增加时，从周期t2中实线指示的输出转矩的增加停滞的状态起，如图6A的周期t3中实线指示的，发动机的输出转矩急速增加。结果，由于发动机的输出转矩的急速增加，驾驶员可能感觉奇怪或者不舒适。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种具有涡轮增压器的发动机的控制设备，当增压压力从输出转矩停滞的状态(或者仍几乎恒定)急速增加时，利用该控制设备，驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适，同时紧接在用于发动机的输出转矩的要求值增加之后驾驶员不太可能或者不可能感觉输出转矩的增加变得减慢。本发明还提供了一种控制发动机的方法。
[0008]根据本发明的一个方案的具有涡轮增压器的发动机的控制设备，其包括电子控制单元，其基于对发动机的输出转矩的要求值来设定目标输出转矩，并且将发动机的输出转矩调整至目标输出转矩。用于发动机的输出转矩的要求值随着通过安装有该发动机的车辆的驾驶员的加速器操作量的增加而增加。如果目标输出转矩随着输出转矩的要求值的增加而增加，发动机的输出转矩开始朝向增加目标输出转矩的方向增加。但是，在依靠排气涡轮增压器利用空气增压的发动机中，难以紧接在输出转矩开始增加之后以良好的响应性提高增压压力，在发动机速度增加之后增压压力具有急速增加的趋势，在输出转矩开始增加之后排气的流量增加。因此，在增压压力以低速率增加的同时，如上所述已经开始增加的输出转矩在初始增加至某些程度之后一度停滞，然后根据增压压力的后续急速增加而急速增加。
[0009]因为输出转矩在初始增加至某些程度之后一度停滞，同时如上所述在输出转矩开始增加之后增压压力以低速率增加，所以目标输出转矩从输出转矩偏离至较大侧。换句话说，目标输出转矩从发动机的实际输出转矩偏离至较大侧，而实际输出转矩的增加处于停滞状态(即，实际输出转矩的增加减慢或者停止)。在该情况下，电子控制单元执行转矩限制操作，以便从发动机的实际输出转矩的增加率超过预定值的时刻起限制输出转矩的增加。以这种方式，在输出转矩开始增加之后一度停滞之后，能够防止输出转矩从输出转矩随着增压压力急速增加而停滞的状态急速增加，由于输出转矩从其停滞条件急速增加，驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适。
[0010]而且，不通过转矩限制操作来限制输出转矩的增加，同时在输出转矩开始增加之后增压压力以低速率增加。因此，随着驾驶员的加速器操作量增加，在用于发动机的输出转矩的要求值增加之后的早期不限制输出转矩，即在输出转矩开始增加之后的早期不限制输出转矩。如果在该情形下限制输出转矩，那么即使驾驶员增加加速器的操作量，发动机的输出转矩不像驾驶员期望的那样增加；因此，驾驶员会感觉输出转矩增加的减慢或者停滞。但是，根据本发明的上述方案，驾驶员将不会感觉输出转矩增加的减慢。因此，当增压压力急速增加时，由于输出转矩从其停滞状态急速增加，所以驾驶员不太可能或者不可能感觉奇怪或者不舒适，同时紧接在用于发动机的输出转矩的要求值增加之后也不太可能或者不可能感觉输出转矩增加的减慢。[0011 ] 电子控制单元可以在转矩限制操作中通过控制节流阀的开度限制发动机的实际输出转矩的增加。如果通过改变节流阀的开度(节流阀开度)来调整发动机的输出转矩，那么响应于节流阀开度的改变，能够以高响应性调整输出转矩。因此，当如上所述通过控制节流阀开度在转矩限制操作中限制发动机的输出转矩的增加时，通过当限制输出转矩增加的操作结束时调节节流阀开度至较大值，能够以高响应性增加输出转矩。
[0012]当用于发动机的输出转矩的要求值增加同时在转矩限制操作中正在限制发动机的实际输出转矩的增加时，电子控制单元可以降低对输出转矩的增加进行的限制。如果当用于发动机的输出转矩的要求值随着驾驶员的加速器操作的量增加而增加时同时在转矩限制操作中正在限制发动机的输出转矩的增加，不减缓对输出转矩的增加的限制，则响应于加速器操作量的增加，驾驶员会感觉输出转矩增加中的减慢或者停滞。但是，在上述情形中减缓在转矩限制操作中对输出转矩的增加的限制，因此，驾驶员不太可能或者不可能感觉输出转矩增加中的减慢。
[0013]当在限制输出转矩的增加的转矩限制操作期间发动机的输出转矩达到用于发动机的输出转矩的要求值时，电子控制单元可以结束限制输出转矩的增加。在该情况下，当发动机的输出转矩达到要求值时能够适当地结束转矩限制操作，并且变得不必通过转矩限制操作来限制输出转矩的增加。
[0014]电子控制单元可以通过将目标输出转矩降低至小于用于发动机的输出转矩的要求值的值并且然后以预定增加率增加目标输出转矩，来限制发动机的输出转矩的增加。
[0015]当在限制发动机的输出转矩的增加的转矩限制操作期间用于发动机的输出转矩的要求值改变时，电子控制单元可以根据已经改变的要求值来改变目标输出转矩的增加率。当由于驾驶员的加速器操作的量增加使得增加要求值同时在转矩限制操作中正在限制发动机的输出转矩的增加时，这意味着驾驶员试图很快增加发动机的输出转矩。另一方面，当由于驾驶员的加速器操作的量降低使得要求值减小，同时在转矩限制操作中正限制发动机的输出转矩的增加时，这意味着驾驶员试图抑制发动机的输出转矩的增加。鉴于这些事实，通过当要求值增加时增加目标输出转矩的增加率，以及当要求值降低时降低目标输出转矩的增加率，如上所述能够满足驾驶员的请求。
[0016]电子控制单元可以以如下方式执行转矩限制操作。S卩，当目标输出转矩比发动机的实际输出转矩大了至少预定量，并且实际输出转矩的增加率等于或者小于预定值时，电子控制单元计算在经过预定时间段之后达到的增压下从发动机生成的最大转矩。电子控制单元通过监控最大转矩来确定发动机的实际输出转矩的增加率超过预定值的时刻，并且从该时刻起限制发动机的输出转矩的增加。当由连接至发动机的变速器进行的速度控制之外的控制要求发动机暂时减小转矩、同时发动机的实际输出转矩的增加被限制时，电子控制