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_2

文档序号:8947197阅读:来源:国知局
单元可以执行以下操作。即,电子控制单元可以禁止对发动机的输出转矩的增加的限制,并且电子控制单元可以基于暂时减小转矩的要求来控制发动机的输出转矩。附带提及,当通过速度控制之外的控制要求发动机转矩暂时减小时,期望基于在转矩已经减小之后的要求用良好的响应增加转矩。
[0017]如果当通过速度控制之外的控制要求发动机暂时减小转矩时、同时正如上文提到的在转矩限制操作中正在限制发动机的输出转矩的增加,不禁止限制发动机的输出转矩的增加,那么以下问题发生。即,限制输出转矩的增加将在转矩已经暂时减小之后防止以良好的响应增加发动机转矩。结果,在转矩已经暂时减小之后延迟了增加发动机的输出转矩。
[0018]使用电子控制单元,通过禁止限制发动机的输出转矩的增加,抑制了上述问题。因此,当要求发动机暂时减小转矩同时在转矩限制操作中限制发动机的输出转矩的增加时,能够在输出转矩已经减小之后以良好的响应增加发动机的输出转矩。
【附图说明】
[0019]下文将参考附图描述本发明的示范实施例特征、优势以及技术及工业重要性,其中类似标记指代相似元件,并且其中:
[0020]图1是示出具有涡轮增压器的发动机以及发动机的控制设备的示意图;
[0021]图2A至图2D是指示发动机的输出转矩、增压压力、和节流阀开度的改变的时序图;
[0022]图3是图示出用于执行转矩限制操作的控制例程的流程图;
[0023]图4是图示出用于在转矩限制操作中禁止限制输出转矩的增加的控制例程的流程图;
[0024]图5是指示发动机的输出转矩的改变的时序图;以及
[0025]图6A和图6B是指示发动机的输出转矩和增压压力的改变的时序图。
【具体实施方式】
[0026]参考图1至图3,将描述根据本发明第一实施例的具有涡轮增压器的发动机的控制设备。如图1所示,在安装在车辆上的发动机I中,排气涡轮增压器(涡轮增压器)的压缩机轮4a设置在进气通路3中,燃烧室2连接至进气通路3。此外,节流阀6打开以及关闭以便调节供给至燃烧室的空气量,节流阀6设置在进气通路3中压缩机轮4a的下游。已经通过进气通路3的空气供给至发动机I的燃烧室2,燃料的量对应于从燃料喷射阀7喷射的空气的量,并且燃料被供给至燃烧室2。然后,利用在燃烧室2中燃烧的燃料驱动发动机1,当驱动发动机I时旋转作为发动机I的输出轴的曲柄轴20。在发动机I中,通过增加供给至燃烧室2的空气量来增加输出转矩,以及根据供给的空气量来增加供给至燃烧室2的燃料量。
[0027]另一方面,燃料在燃烧室2中燃烧之后产生的排气输送至排气通路8,排气通路8连接至燃烧室2。涡轮增压器4的涡轮4b设置在排气通路8中。当流入排气通路8的排气流过涡轮4b时,涡轮4b旋转,压缩机轮4a也随着涡轮4b旋转,使得利用通过压缩机轮4a的旋转的空气增压燃烧室2。因而在依靠涡轮增压器4利用空气增压的发动机I中,增压压力(superchargingpressure/boost pressure)随着供给至燃烧室2的空气量增加以及从燃烧室2排放的排气量增加而增加。当增压压力增加时,变得更容易增加供给至燃烧室2的燃料和空气的量,使得能够很快增加发动机I的输出转矩。
[0028]使发动机I的增压压力可变的废气闸阀9设置在发动机I的排气通路8中。更具体来说,废气闸阀9放置在连接至排气通路8的旁通通路10中以便绕过涡轮增压器4的涡轮4b。调节废气闸阀9的开度以便在旁通通路10中改变排气的流动通路面积。当废气闸阀9的开度增加并且朝向涡轮4b流动的排气量降低时,发动机I的增压压力降低,而当废气闸阀9的开度降低并且朝向涡轮4b流动的排气量增加时,增压压力增加。
[0029]在安装上述发动机I的车辆上还设置有在发动机I上执行各种控制的电子控制单元21。电子控制单元21包括:CPU,其执行算法处理或者关联于上述提到的各种控制的计算;R0M,其中存储需要用于控制的程序和数据;RAM,其中暂时存储CPU的计算结果等;输入以及输出端口,信号从其接收并且生成至外侧等。
[0030]下文指示的各种传感器等连接至电子控制单元21的输入端口。传感器包括:车辆速度传感器22,其检测车辆的运行速度(车辆速度);以及节流位置传感器23,其检测节流阀6的开度(节流阀开度)。
[0031]传感器还包括:加速器位置传感器24,其检测由车辆的驾驶员操作的加速器踏板19的操作量(加速器操作量);以及空气流量计25,其检测通过进气通路3的空气的量。
[0032]传感器进一步包括:压力传感器26,其检测在进气通路3中在节流阀6的下游侧的压力(增压压力);以及曲柄位置传感器27,其用于检测发动机I的曲柄轴20的旋转速度。
[0033]燃料喷射阀7的驱动电路、节流阀6的驱动电路、废气闸阀9的驱动电路等连接至电子控制单元21的输出端口。电子控制单元21基于从上述指示的各种传感器接收的检测信号来掌握操作状态,诸如发动机I的发动机速度和发动机负荷(每个发动机I的周期抽吸至燃烧室2的空气量)。基于来自曲柄位置传感器27的检测信号获得发动机速度。基于加速器位置传感器24、节流位置传感器23、空气流量计25等的检测信号从获得的发动机I的进气量计算发动机负荷,以及计算发动机速度。根据操作状态,诸如发动机I的发动机速度和发动机负荷,电子控制单元21输出命令信号至连接至输出端口的各种驱动电路。以这种方式,在发动机I中通过电子控制单元21执行燃料喷射量控制、节流阀6的开度控制、废气闸阀9的驱动控制等。
[0034]接下来,将描述通过电子控制单元21执行发动机I的输出转矩的控制。基于车辆速度、驾驶员的加速器操作量等,电子控制单元21获得需要从发动机I生成的输出转矩的要求值,然后基于要求值来设定目标输出转矩作为发动机I的输出转矩的目标值。电子控制单元21控制发动机I的增压压力以及节流阀6的开度,从而将发动机I的输出转矩向这样设定的目标输出转矩调整。在该时间,电子控制单元21作用为控制器,用于调整发动机I的输出转矩至目标输出转矩。通过调节废气闸阀9的开度实施发动机I的增压控制。
[0035]如果用于发动机I的输出转矩的要求值如图2A的双点划线LI指示的增加,例如,当驾驶员的加速器的操作量增加时,目标输出转矩如虚线L2指示的那样随着要求值增加而增加。如果当用于发动机I的输出转矩的要求值增加时目标输出转矩增加,那么发动机I的输出转矩开始朝向增加的目标输出转矩增加。更具体来说,增压压力的要求值如图2C的双点划线指示的增加,调节废气闸阀9的开度至较小值(例如,废气闸阀9放置在完全关闭状态中)以便响应于要求值的增加来增加增压压力。此外,节流阀6的开度如图2D的实线指示的增加。但是,应该注意的是,在依靠涡轮增压器4利用空气增压的发动机I中,难以在输出转矩刚刚开始增加之后就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,并且在输出转矩开始增加之后排气的流量增加。
[0036]因此,节流阀6的开度如果如上所述增加,那么紧接在节流阀开度增加(在图2的周期tl期间)之后,供给至燃烧室2的空气的量增加至某些程度,根据空气量供给至燃烧室2的燃料的量也增加至某些程度。但是,增压压力如图2C的实线指示的不立即升高。因而,如上所述紧接在节流阀6的开度增加之后,在供给至燃烧室2的空气和燃料增加至某些程度之后,空气和燃料仅逐渐增加。因此,在如图2A的周期tl中的实线L3指示的基于燃料在燃烧室2中的燃烧使得发动机I的输出转矩增加之后,如周期t2的实线L3指示的,输出转矩的增加停滞(即,减慢或者停止)。此后,当由于燃料在燃烧室2中的燃烧使得发动机速度增加以及发动机I的排气的流量增加时,排气将驱动涡轮增压器4,如图2C的周期t3的实线指示的,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6保持处于打开状态,那么供给至燃烧室2的空气和燃料的量也急速增加,如图2A的周期t3的实线L3指示的,基于燃料的燃烧使发动机I的输出转矩急速增加。
[0037]如从图2A至图2D理解到的,在用于发动机I的输出转矩的要求值(LI)随着驾驶员的加速器操作的量增加而增加之后的早期输出转矩相对急速增加,即,在输出转矩(L3)开始增加之后的早期(周期tl);因此,驾驶员不感觉输出转矩的增加中的减慢或者停滞。但是,在图2C中从周期t2至周期t3的过渡周期中,增压压力急速增加,由此如图2A在周期t2和周期t3的实线L3指示的,发动机I的输出转矩从其停滞(即,仍几乎恒定)的状态急速增加。输出转矩从其停滞状态的急速增加引起驾驶员感觉奇怪或者不舒适。为了解决该情况,当目标输出转矩(L2)从发动机I的实际输出转矩(L3)偏离至较大侧时,电子控制单元21从输出转矩开始急速增加的时刻起限制发动机I的输出转矩的增加率,并且实际输出转矩的增加停滞。即,执行转矩限制操作,以从当发动机I的输出转矩开始急速增加的时刻起限制输出转矩的增加率。
[0038]接下来,将描述根据该实施例的发动机I的控制设备的操作。如图2B所示,在发动机
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