CN106460641B - 用于发动机的控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于发动机的控制装置(100)被配置为控制所述发动机(200)，所述发动机(200)配备：排气驱动增压器(250)，其在排气通道(204)中配备能够根据开度(Avn)改变增压效率的调整机构(253)，并且具有第一控制模式和第二控制模式作为所述调整机构(253)的控制模式，所述第一控制模式允许所述开度(Avn)被维持在最大增压效率开度而不使用目标增压压力(Pimtg)与实际增压压力(Pim)之间的偏差，在该最大增压效率开度下，所述排气驱动增压器(250)具有最大增压效率，所述第二控制模式允许所述偏差被反馈(F/B)给所述开度(Avn)；以及电气驱动增压器(260)，其由从电源供应的电力驱动。所述控制装置(100)配备：判定单元，其被配置为判定所述电气驱动增压器(260)的通电量是否减少；以及维持单元，其被配置为在判定所述通电量减少之前将所述控制模式维持在所述第一控制模式。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的控制装置，其中所述控制装置被配置为控制所述发动机，所述发动机配备具有增压压力调整功能的排气驱动增压器和电气驱动增压器。
背景技术
已知一种发动机，其配备排气驱动增压器(例如涡轮增压器等)和电气驱动增压器(例如，参考专利文献1)。还已知一种排气驱动增压器，其具有某种类型的调整机构，例如可变喷嘴(VN：可变喷嘴机构)和废气闸门阀(WGV)，所述废气闸门阀被配置为能够根据其打开/关闭状态改变增压效率。
引文列表
专利文献
专利文献1：第2002-021573号日本专利申请特许公开
发明内容
技术问题
这种类型的调整机构被控制为处于打开/关闭状态，设置该状态以使得在其中目标增压压力与实际增压压力之间具有大偏差(以下，该偏差被称为“增压压力偏差”)的时段内(例如，在增压初期)，排气驱动增压器预先具有最大增压效率。因此，提高增压响应性。此外，当增压压力偏差随着实际增压压力的上升而变得较小时，控制打开/关闭状态的一个方面从不反映这种类型的增压压力偏差的控制改变为反映增压压力偏差的反馈控制(以下，反馈控制被表示为“F/B控制”)。因此，防止增压压力的超调。
在此，通常，用于控制排气驱动增压器中的调整机构的要求与用于控制到电气驱动增压器的电力供应的要求无关。因此，在电气驱动增压器操作期间内，能够将用于控制调整机构的方面改变为上述F/B控制。
附带地，打开/关闭状态的F/B控制侧重于将实际增压压力维持(保持)在目标增压压力。增压效率因此不会始终都高。因此，如果在该状态下电气驱动增压器停止操作，则有时增压压力暂时减少。因此，在这种情况下，尽管排气驱动增压器仍然具有足够增压能力，但是也必须继续电气驱动增压器的操作。这导致电气驱动增压器中电功耗的浪费。换言之，常规技术具有这样的技术问题：难以抑制配备排气驱动增压器和电气驱动增压器两者的发动机中电功耗的浪费。
因此本发明的一个目标是提供一种用于发动机的控制装置，其中所述控制装置被配置为抑制电气驱动增压器中电功耗的浪费，并且所述发动机配备排气驱动增压器和电气驱动增压器两者。
问题的解决方案
通过本发明的用于发动机的控制装置的第一方面能够实现本发明的上述目标。本发明的用于发动机的控制装置的第一方面被配置为控制所述发动机，所述发动机配备：排气驱动增压器，其在排气通道处具有调整机构，所述调整机构被配置为根据开度改变增压效率，所述调整机构的控制模式包括第一控制模式和第二控制模式，所述第一控制模式允许所述开度被维持在最大增压效率开度而与目标增压压力和实际增压压力之间的偏差无关，在该最大增压效率开度下，所述排气驱动增压器具有最大增压效率，所述第二控制模式允许所述偏差被反馈给所述开度；以及电气驱动增压器，其由从电源供应的电力驱动，所述控制装置配备：判定单元，其被配置为判定到所述电气驱动增压器的电力供应量是否减少；以及维持单元，其被配置为在判定所述供应量减少之前将所述控制模式维持在所述第一控制模式。
针对所述排气驱动增压器设置的所述调整机构是能够根据所述开度(即，打开/关闭的程度)改变增压效率的机构，所述开度定量地定义阀或喷嘴的打开/关闭状态。所述调整机构例如包括可变喷嘴(VN：可变喷嘴机构)、废气闸门阀(WGV)等。用于控制所述调整机构的所述开度的所述控制模式包括至少所述第一控制模式和所述第二控制模式。
在所述第一控制模式下，将所述调整机构的所述开度维持在所述最大增压效率开度，在该最大增压效率开度下，所述排气驱动增压器具有最大增压效率。所述最大增压效率开度根据所述发动机的操作条件而变化。例如随着进气量的增加，所述最大增压效率开度移动到增加侧(即，阀打开侧)。例如当进气量增加时，所述最大增压效率开度增加。所述最大增压效率开度不依赖于所述目标增压压力与所述实际增压压力之间的偏差(以下，该偏差根据情况被称为“增压压力偏差”)。即，在所述第一控制模式下，所述增压压力偏差不用于确定所述调整机构的开度。限定所述增压压力偏差的“实际增压压力”表示在所述排气驱动增压器和所述电气驱动增压器的下游侧的进气通道的压力。例如进气歧管的压力等能够被用作所述实际增压压力。换言之，所述实际增压压力并不表示所述排气驱动增压器或所述电气驱动增压器的个别增压压力。
所述最大增压效率开度不一定是增压效率严格最大时的开度。可以预先实验性地、经验性地或理论性地确定最大增压效率开度。预先优选地与发动机的操作条件(例如，进气量或发动机旋转数和燃料喷射量等)结合存储最大增压效率开度。
在所述第二控制模式下，从防止实际增压压力的超调的观点看，增压压力偏差用于确定所述调整机构的开度。即，反馈所述增压压力偏差(以下，所述反馈根据情况被表示为“F/B”)以便确定所述调整机构的开度。将所述调整机构的开度校正到相对闭阀侧，在所述相对闭阀侧，当所述增压压力偏差增加时增压效率增加。将所述调整机构的开度校正到相对开阀侧，在所述相对开阀侧，当所述增压压力偏差减少时增压效率降低。所述第二控制模式是这样的控制模式：其主要旨在将实际增压压力维持在所述目标增压压力，同时防止实际增压压力的超调。增压效率因此低于由所述最大增压效率开度实现的最大值。即，在所述第二控制模式下，所述排气驱动增压器未用完其所有增压能力而是留下足够能力。
在此，根据用于所述发动机的所述控制装置的第一方面，在所述排气驱动增压器和所述电气驱动增压器两者操作的时段内，将所述调整机构的所述控制模式维持在所述第一控制模式，直至判定到所述电气驱动增压器的电力供应量减少。即，在所述电气驱动增压器操作的时段内，始终将所述排气驱动增压器的增压效率维持在最大值。换言之，由所述电气驱动增压器进行的增压和根据所述电气驱动增压器的所述第二控制模式进行的增压在时间序列上不重叠。
因此，根据用于所述发动机的所述控制装置的第一方面，在其中所述排气驱动增压器具有足够增压能力的情况下，所述电气驱动增压器不会继续执行无用操作。换言之，在配备所述排气驱动增压器和所述电气驱动增压器两者的发动机中，能够抑制所述电气驱动增压器的电功耗的浪费。
所述维持单元可以禁止使用所述第二控制模式，直至判定到所述电气驱动增压器的电力供应量减少。当维持所述第一控制模式时，所述维持单元可以禁止使用所述第二控制模式。
在本发明的用于发动机的控制装置的第一方面的另一个方面，所述判定单元判定到所述电气驱动增压器的电力供应是否停止。
根据该方面，所述维持单元能够确实维持所述第一控制模式，直至到所述电气驱动增压器的电力供应停止。
在本发明的用于发动机的控制装置的第一方面的另一个方面，所述控制装置进一步配备停止单元，其被配置为在所述实际增压压力上升的时段期间，当所述偏差达到第一基准值或者向所述电气驱动增压器供应电力的时间达到预定时间时，停止到所述电气驱动增压器的电力供应。
根据该方面，所述停止单元能够基于所述增压压力偏差或其间供应电力的时间(即，根据较早满足的一个条件)，停止到所述电气驱动增压器的电力供应。因此，能够有效地使用所述电气驱动增压器。此外，无论满足哪个条件，都将所述调整机构的所述控制模式维持在所述第一控制模式，直至判定由于停止到所述电气驱动增压器的电力供应而使电力供应量减少。因此，能够抑制所述电气驱动增压器的电功耗的浪费。
通过本发明的用于发动机的控制装置的第二方面能够实现本发明的上述目标。本发明的用于发动机的控制装置的第二方面被配置为控制所述发动机，所述发动机配备：排气驱动增压器，其在排气通道处具有调整机构，所述调整机构被配置为根据开度改变增压效率；以及电气驱动增压器，其由从电源供应的电力驱动，所述调整机构的控制模式包括第一控制模式和第二控制模式，所述第一控制模式允许所述开度被维持在最大增压效率开度而与目标增压压力和实际增压压力之间的偏差无关，在该最大增压效率开度下，所述排气驱动增压器具有最大增压效率，所述第二控制模式允许所述偏差被反馈给所述开度，所述控制装置配备：停止单元，其被配置为在所述实际增压压力上升的时段期间，当所述偏差达到第一基准值时，停止到所述电气驱动增压器的电力供应，以及维持单元，其被配置为在所述偏差大于或等于第二基准值时，将所述控制模式维持在所述第一控制模式，所述第一基准值等于或大于所述第二基准值。
根据用于所述发动机的所述控制装置的第二方面，当所述增压压力偏差达到所述第一基准值时，所述电气驱动增压器停止操作。更具体地说，用于朝向操作停止(电力供应量变成0)减少电力供应量的控制开始。
另一方面，在所述增压压力偏差大于或等于所述第二基准值的时段内，将所述调整机构的所述控制模式维持在所述第一控制模式。在此，所述第二基准值是这样的值：其小于或等于所述第一基准值，并且所述实际增压压力在达到所述第一基准值之后达到该值。即，从所述增压压力偏差的观点看，在将所述调整机构改变为所述第二控制模式之前，到所述电气驱动增压器的电力供应量始终开始减少。换言之，在所述电气驱动增压器操作的时段内，始终将所述排气驱动增压器的增压效率维持在最大值。
因此，根据用于所述发动机的所述控制装置的第二方面，在其中所述排气驱动增压器具有足够增压能力的情况下，所述电气驱动增压器不继续执行无用操作。换言之，在配备所述排气驱动增压器和所述电气驱动增压器两者的所述发动机中，能够抑制所述电气驱动增压器的电功耗的浪费。
因为所述第一基准值大于或等于所述第二基准值，所以所述第一基准值可以等于所述第二基准值。即使在这种情况下，在所述电气驱动增压器操作的时段内，也不将所述调整机构的所述控制模式改变为所述第二控制模式，因为首先停止到所述电气驱动增压器的电力供应。
从下面解释的实施例，本发明的操作和其它优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1是在概念上示出本发明第一实施例中的发动机***的结构的示意框图；
图2是解释VN涡轮增压器的常规操作控制的时序图；
图3是示出VN涡轮增压器的最大增压效率开度的概念图；
图4是示出第一实施例中的偏差计算处理的流程图；
图5是示出第一实施例中的电气驱动增压器供电处理的流程图；
图6是示出第一实施例中的VN控制处理的流程图；
图7是示出第一实施例中的判定电气驱动增压器的驱动要求的处理的流程图；
图8是示出第一实施例中的VN控制改变处理的流程图；
图9是第一实施例中的增压控制中的时序图；
图10是示出第二实施例中的判定电气驱动增压器的驱动要求的处理的流程图；
图11是示出第二实施例中的VN控制改变处理的流程图；
图12是第二实施例中的增压控制中的时序图；
图13是示出第三实施例中的判定电气驱动增压器的驱动要求的处理的流程图；
图14是示出第三实施例中的VN控制改变处理的流程图；
图15是示出第三实施例中的校正偏差计算处理的流程图；
图16是第三实施例中的增压控制中的时序图。
具体实施方式
<本发明的实施例>
以下，将参考附图解释本发明的优选实施例。
<第一实施例>
<实施例的结构>
首先参考图1，将解释本发明第一实施例中的发动机***10的结构。图1是在概念上示出发动机***10的结构的示意框图。
在图1中，发动机***10配备ECU(电子控制单元)100和发动机200。
ECU 100是计算机装置，其包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。ECU 100用作上述“用于发动机的控制装置”的一个实例。在本实施例中，ECU 100被配置为一个计算机装置。但是，上述“用于发动机的控制装置”可以配备多个计算机装置。上述“用于发动机的控制装置”可以配备多个控制器。ECU 100被配置为根据存储在ROM中的控制程序，执行与发动机200的操作控制关联的各种控制处理。后面将描述各种控制处理中的增压控制。
发动机200是多缸柴油发动机，其是上述“发动机”的一个实例。现在，将通过发动机200的一部分操作解释其基本结构。
在发动机200中，在包括气缸头201的气缸体中容纳四个气缸202。经由已知的高压燃料喷射装置(例如未示出的共轨)，将作为燃料的轻油直接喷射到气缸内部。然后，在进气冲程将轻油与空气混合。包括空气和燃料的燃料-空气混合物在压缩冲程的一端附近自发点火，并且在燃烧室中燃烧。通过经由未示出的活塞和未示出的连杆驱动未示出的曲柄轴，将由燃烧产生的燃烧能量转换成运动能量。通过未示出的曲柄角传感器检测曲柄轴的旋转。曲柄角传感器电连接到ECU 100。ECU 100被配置为通过针对所检测的曲柄轴旋转执行时间处理来计算发动机旋转数Ne。此外，由燃烧产生的排气在排气冲程从每个气缸被排出，被收集到排气歧管203，并且然后被导向与排气歧管203连通的排气管204。在排气管204中放置柴油微粒过滤器(DPF)(其参考标号被省略)。通过DPF净化被导向排气管204的排气。本实施例的发动机是柴油发动机。但是，发动机例如可以是汽油发动机等。
发动机200配备VN涡轮增压器250。VN涡轮增压器250是上述“排气驱动增压器”的一个实例，其中通过涡轮旋转轴(其参考标号被省略)连接被容纳在涡轮壳体251中的涡轮叶片252和被容纳在压缩机壳体254中的压缩机叶轮255。VN涡轮增压器250能够收集被导向排气管204的排气的排气热以便旋转地驱动涡轮叶片252，并且能够使用基本上与涡轮叶片252一体旋转的压缩机叶轮255的流体压缩作用使进气增压，以使得进气的压力等于或大于大气压。
VN涡轮增压器250配备可变喷嘴(VN)253。VN 253是具有多个喷嘴的可变喷嘴机构，这些喷嘴以圆形模式被放置在涡轮壳体251中的涡轮叶片252的周围。未示出的VN致动器允许喷嘴能够在涡轮客体251中旋转地移动。由喷嘴的旋转移动产生的VN 253的打开/关闭状态的变化改变涡轮叶片252侧的管和排气歧管203侧的管彼此耦接的耦接面积的大小，其中喷嘴在涡轮叶片252与排气歧管203之间。因此，向涡轮叶片252供应的排气的流量和流速根据喷嘴的打开/关闭状态而改变。因此，VN 253能够根据打开/关闭状态的程度(即，开度)改变VN涡轮增压器250的增压效率。换言之，VN 253是上述“调整机构”的一个实例。通过未示出的开度传感器检测作为VN 253的开度的VN开度Avn。在用于使上述耦接面积变得最小的全闭开度(Avn＝0(％))与用于使上述耦接面积变得最大的全开开度(Avn＝100(％))之间的范围内可变地控制VN开度Avn。
在发动机200中，经由空气滤清器205从外部将空气吸入进气管206中。通过VN涡轮增压器250的压缩机叶轮255的旋转压缩进气。在进气管206中的压缩机壳体254的下游侧放置中冷器209。中冷器209是用于冷却压缩后的进气以便提高增压效率的冷却装置。
在进气管206中的中冷器209的下游侧放置节流阀210。节流阀210是电子控制阀，其被配置为根据其打开/关闭状态调整进气量。通过电连接到ECU 100的未示出的致动器来控制节流阀210的打开/关闭状态。因为发动机200是柴油发动机，所以将节流阀210基本上维持在全开状态。
进气管206在节流阀210的下游侧与进气歧管211连通。进气歧管211连通到进气端口，这些进气端口对应于各个气缸并且在气缸头201中形成。当打开每个气缸202中的未示出的进气阀时，经由进气端口将被导向进气歧管211的进气吸入每个气缸202中。
此外，在进气歧管211中放置进气歧管压力传感器212。进气歧管压力传感器212被配置为检测进气歧管压力Pim，其表示进气歧管211的内部压力。进气歧管压力传感器212电连接到ECU 100。ECU 100根据情况参考所检测的进气歧管压力Pim。进气歧管压力Pim被用作增压压力，该增压压力由VN涡轮增压器250和下述电动压缩机260的协作增压产生。进气歧管压力Pim是上述“实际增压压力”的一个实例。
在进气管206中放置气流传感器213。气流传感器213是被配置为检测进气量Ga的传感器，进气量Ga表示从外部吸入的进气量。气流传感器213电连接到ECU 100。ECU 100根据情况参考所检测的进气量Ga。
此外，排气歧管203和进气歧管211通过EGR通道214连通。在EGR通道214中放置EGR冷却器215和EGR阀216。EGR冷却器215和EGR阀216构成高压循环(HPL)EGR装置。通过ECU100控制EGR阀216的操作。因为HPLEGR装置与本发明的相关性低，所以HPL装置的细节被省略。
进气管206在VN涡轮增压器250的压缩机壳体254的上游侧分支到分流管207。压缩机261被放置在分流管207中。压缩机261是电气驱动式压缩机，其由电动机262驱动并且通过压缩机261的旋转压缩流体。压缩机261和电动机262构成电动压缩机260，其是上述“电气驱动增压器”的一个实例。电动机262通过使用未示出的电池的电力而操作，经由未示出的逆变器供应该电力。ECU 100通过使用逆变器控制电动机262的操作(即，压缩机261的操作)。
在分流管207中的分流部中放置分流调节阀208。分流调节阀208是阀装置，其被配置为根据分流调节阀208的开度调整流量比，该流量比表示进气管206中的流量与分流管207中的流量之比。分流调节阀208电连接到ECU 100。通过ECU 100调整分流调节阀208的开度。
此外，ECU 100电连接到加速器开度传感器12，加速器开度传感器12被配置为检测加速器开度accp，加速器开度accp表示由驾驶者操作的加速器踏板11的操纵量。因此，ECU100能够根据情况参考所检测的加速器开度accp。
<实施例的操作>
接下来，将解释本实施例的操作。
<VN涡轮增压器250的基本操作>
首先，将参考图2解释VN涡轮增压器250的常规操作控制。图2是解释VN涡轮增压器250的常规操作控制的时序图。常规操作控制表示在仅具有VN涡轮增压器250作为增压器的发动机***中的VN涡轮增压器250的操作控制。
图2从其顶部按照进气量Ga、进气歧管压力Pim、增压压力偏差ΔPim和VN开度Avn的顺序示出各项的时间转变。
作为与VN涡轮增压器250中的VN 253的开度控制关联的控制模式，准备两种类型的控制模式，它们是最大增压模式和进气压力F/B模式。最大增压模式是上述“第一控制模式”的一个实例，进气压力F/B模式是上述“第二控制模式”的一个实例。
在最大增压模式下，将VN开度Avn维持在最大增压效率开度Avnmax而不使用增压压力偏差ΔPim。最大增压效率开度Avnmax是这样的开度：其根据实验等预先适当设置并且用于使VN涡轮增压器250的增压效率最大。在图2中，最大增压效率开度Avnmax由点划线表示(线的一部分与表示实际VN开度转变的实线重叠)。
现在将参考图3解释最大增压效率开度Avnmax。图3是示出最大增压效率开度Avnmax的概念图。
在图3中，最大增压效率开度Avnmax是增压效率-VN开度Avn的特征线的局部最大值。在图3中，沿着增加进气量Ga的方向，特征线的一部分由点划线、双点划线、虚线和实线表示。如图3中所示，最大增压效率开度Avnmax基本上在阀关闭侧，并且随着进气量Ga增加逐渐移动到阀打开侧。这是因为较高排气流速允许在小进气量侧(其中向涡轮叶片252供应的排气量不充足)提高增压效率，并且因为在大进气量侧(其中能够确保向涡轮叶片252供应的排气量)VN 253的过度关闭增加发动机200的背压。
另一方面，在进气压力F/B模式下，通过使用增压压力偏差ΔPim的PID控制(即F/B控制)确定VN开度Avn。执行进气压力F/B模式以便在确保增压效率的前提下，使进气歧管压力Pim有效达到目标增压压力Pimtg。即，执行进气压力F/B模式以便防止进气歧管压力Pim(即实际增压压力)的超调。因此，F/B模式下的增压效率低于最大增压模式下的增压效率。
基于增压压力偏差ΔPim改变控制模式。增压压力偏差ΔPim是实际增压压力Pim(参考实线)与目标增压压力Pimtg(参考虚线)的偏差。基于发动机旋转数Ne和加速器开度accp，从存储在ROM中的控制图中选择适当的值作为目标增压压力Pimtg。可以使用已知技术设置目标增压压力Pimtg。
在其中增压压力偏差ΔPim大的增压初期，在最大增压模式下控制VN253。然后，当增压压力偏差ΔPim达到特定阈值时，将VN 253的控制模式改变为进气压力F/B模式。最大增压效率开度Avnmax由图2中的VN开度的特征中的点划线表示。
<VN涡轮增压器250与电动压缩机260之间的协作问题>
在具有VN涡轮增压器250和电动压缩机260两者的发动机***10中，通过从电池供应的电力实现由电动压缩机260执行的增压(以下，其根据情况被表示为“电气增压”)，与由VN涡轮增压器250执行的增压(以下，其根据情况被表示为“涡轮增压”)相反。换言之，电气增压不受发动机200的排气状况的影响。因此，在其中增压压力偏差ΔPim大的增压初期，由电动压缩机260执行的电气增压是显著有益的。
但是，当根据在上述图2中示出的常规控制规则控制VN涡轮增压器250时，出现以下问题。
在发动机***10中，作为实际增压压力的进气歧管压力Pim比在图2的情况下更迅速地增加，这是由于由电动压缩机260的电气增压产生的涡轮增压所致。因此，增压压力偏差ΔPim更迅速地收敛，并且VN 253的控制模式与图2的情况相比被更早地改变为进气压力F/B模式。因此，大部分增压必须依赖于电动压缩机260。这导致电动压缩机260的电力消耗增加。VN涡轮增压器250最初具有足够的增压能力，因为在进气压力F/B模式下控制VN 253。即，将VN 253的控制模式较早地改变为进气压力F/B模式导致电动压缩机260的浪费的功耗。在本实施例中，通过ECU 100对电动压缩机260和VN涡轮增压器250的操作控制(其根据情况被全面表示为“增压控制”)，抑制电动压缩机260的浪费的功耗。
<ECU 100的增压控制的细节>
由ECU 100执行的增压控制包括偏差计算处理、电动压缩机供电处理、VN控制处理、驱动要求判定处理、以及VN控制改变处理。控制的这些处理并行独立进行，并且以预定周期重复。
首先，将参考图4解释偏差计算处理。图4是示出偏差计算处理的流程图。
在图4中，判定点火是否接通(ON)(步骤S101)。如果点火关断(OFF)(步骤S101：否)，则偏差计算处理结束。如果点火接通(步骤S101：是)，则计算增压压力偏差ΔPim(步骤S102)。通过从目标增压压力Pimtg(其基于发动机旋转数Ne和加速器开度accp确定)中减去进气歧管压力Pim(其通过进气歧管压力传感器212检测)，计算增压压力偏差ΔPim。在计算增压压力偏差ΔPim之后，将所计算的增压压力偏差ΔPim存储在RAM中，并且偏差计算处理结束。按时间顺序依次存储多个所计算的增压压力偏差ΔPim。
接下来，将参考图5解释电动压缩机供电处理。图5是示出电动压缩机供电处理的流程图。
在图5中，判定供电标志是否为ON(步骤S201)。供电标志是用于定义允许或禁止向电动压缩机260供电的标志。如果供电标志为ON，则允许供应电力，并且如果供电标志为OFF，则禁止供应电力。如果供电标志为OFF(步骤S201：否)，则将电动压缩机260设置为处于非供电状态(步骤S203)，并且电动压缩机供电处理结束。步骤S201是上述“判定单元”的操作的一个实例，并且步骤S203是上述“停止单元”的操作的一个实例。
如果供电标志为ON(步骤S201：是)，则向电动压缩机260供应电力(步骤S202)。此外，总计供电时间tecl(步骤S204)。如果供电时间tecl被总计，则电动压缩机供电处理结束。
在步骤S202，基于供应量Pec(或控制电流Iec)向电动机262供应电力，供应量Pec基于发动机旋转数Ne和加速器开度accp被确定。可以使用任何已知控制方面实现电动压缩机260的供电控制。
现在将参考图6解释VN控制处理。图6是示出VN控制处理的流程图。
在图6中，判定F/B标志是否为ON(步骤S301)。F/B标志是用于定义允许或禁止执行上述进气压力F/B模式的标志。如果F/B标志为ON，则允许执行进气压力F/B模式，并且如果F/B标志为OFF，则禁止执行进气压力F/B模式。如果F/B标志为OFF(步骤S301：否)，则计算最大增压效率开度Avnmax(步骤S303)。最大增压效率开度Avnmax与进气量Ga关联，如上所述。因此，在步骤S303，通过基于由气流传感器213检测的进气量Ga从控制图中选择相关值来确定最大增压效率开度Avnmax。可以基于发动机旋转数Ne和燃料喷射量Q确定最大增压效率开度Avnmax。在任何情况下，可以使用任何VN控制确定最大增压效率开度Avnmax。
另一方面，如果F/B标志为ON(步骤S301：是)，则计算VN操纵变量CVN(步骤S302)。VN操纵变量CVN是VN致动器在上述进气压力F/B模式下的受控变量。在进气压力F/B模式下，将增压压力偏差ΔPim反馈给VN开度Avn。因此，通过将包括P项(或比例项)、I项(或积分项)和D项(或微分项)的已知PID控制项相加而获得VN操纵变量CVN，这些项从预定F/B系数和存储在RAM中的增压压力偏差ΔPim获得。
在计算VN操纵变量CVN或者计算最大增压效率开度Avnmax之后，根据所计算的值驱动VN致动器(步骤S304)并且VN控制处理结束。
接下来，将参考7解释驱动要求判定处理。图7示出驱动要求判定处理的流程图。驱动要求判定处理是判定电动压缩机260的驱动要求的有无的处理。
在图7中，判定点火是否接通(步骤S401)。如果点火关断(步骤S401：否)，则认为不存在电动压缩机260的驱动要求，并且上述供电标志被设定为OFF(步骤S407)。在供电标志被设定为OFF之后，供电时间tec1被清零(步骤S408)，即，供电时间tec1被初始化为0，并且驱动要求判定处理结束。
如果点火接通(步骤S401：是)，则判定加速器开度accp是否大于基准值accp_0(步骤S402)。如果加速器开度accp小于或等于基准值accp_0(步骤S402：否)，则认为不存在电动压缩机260的驱动要求，并且上述供电标志被设定为OFF(步骤S407)。
如果加速器开度accp大于基准值accp_0(步骤S402：是)，即，简言之，如果存在高加速要求，则判定增压压力偏差ΔPim是否大于第一基准值ΔPim_0(步骤S403)。如果增压压力偏差ΔPim在电动压缩机260和VN涡轮增加器250增压时减小，并且如果增压压力偏差ΔPim变得小于或等于第一基准值ΔPim_0(步骤S403：否)，则认为无需驱动电动压缩机，并且上述供电标志被设定为OFF(步骤S407)。
如果增压压力偏差ΔPim大于第一基准值ΔPim_0(步骤S403：是)，则判定供电时间tec1是否小于基准值tec1_0(步骤404)。基准值tec1_0是在控制中为了不劣化燃料效率而适当设定的上限。基准值tec1_0基于电池的SOC(或存储量)和另一电辅助机器的操作状态根据需要而被校正。如果供电时间tec1变得大于或等于基准值tec1_0(步骤S404：否)，则认为从防止燃料效率劣化的角度来看，无需驱动电动压缩机260，并且上述供电标志被设定为OFF(步骤S407)。
另一方面，如果点火接通，如果加速器开度accp大于基准值accp_0，如果增压压力偏差ΔPim大于第一基准值ΔPim_0，并且如果供电时间tec1小于基准值tec1_0(步骤S404：是)，则供电标志被设定为ON(步骤S405)。在供电标志被设定为ON之后，F/B标志被设定为OFF(步骤S406)。在执行步骤S406或步骤S408之后，驱动要求判定处理结束。
接下来，将参考图8解释VN控制改变处理。图8是示出VN控制改变处理的流程图。VN控制改变处理是改变VN 256的控制模式的处理，简言之，它是有关F/B标志的设定的处理。
在图8中，判定F/B标志是否为OFF(步骤S501)。如果F/B标志为ON(步骤S501：否)，则VN控制改变处理结束。
如果F/B标志为OFF(步骤S504：是)，则判定增压压力偏差ΔPim是否小于第二基准值ΔPim_1(ΔPim_1≤ΔPim_0)(步骤S502)。如果增压压力偏差ΔPim大于或等于第二基准值ΔPim_1(步骤S502：否)，则F/B标志保持为OFF，并且VN控制改变处理结束。
如果增压压力偏差ΔPim小于第二基准值ΔPim_1(步骤S502：是)，则F/B标志被改变为ON(步骤S503)，并且VN控制改变处理结束。步骤S502是上述“维持单元”的操作的一个实例。
接着，将参考图9解释图4到图8中所解释的增压处理的效果。图9是解释增压处理的效果的时序图。在图9中，用相同的参考标号表示与图2中的部件相同的部件，并且根据需要省略这些部件的解释。
图9从其顶部按照进气歧管压力Pim、增压压力偏差ΔPim、VN开度Avn、到电动压缩机260的供电量Pec、电动压缩机260的旋转数Nec、电动压缩机260的供电时间tec1和F/B标志的顺序示出执行增压处理时各项的时间转变。各个时间转变中的实线与本实施例中的增压控制对应。
假设加速器踏板11在点火接通之后的时点t0被踏下，并且加速器开度accp变得大于基准值accp_0。在时点t0处，增压压力偏差ΔPim大于第一基准值ΔPim_0，并且供电时间tec1＝0。因此，供电标志被设定为ON，并且电动压缩机260开始操作。换言之，供电量Pec被设定为Pec1，并且电动压缩机260的压缩机261的旋转数Nec开始朝着目标值Nec1增加。压缩机261的旋转数Nec在时点t1处达到目标值Nec1。
此外，由于供电标志被设定为ON，因此F/B标志在时间t0处为OFF，并且VN 253的控制模式为最大增压模式。VN开度Avn因此维持在最大增压效率开度Avnmax。在图9中，为方便起见，假设时间t0处的供电量Pec已经为Pec1；但是，供电量Pec可能增加或减少以达到Pec1。供电量Pec的上升特征和下降特征不影响本实施例中的增压控制的效果。
在电动压缩机260开始执行电气增压之后，在增压响应良好的电动压缩机260的影响下，增压压力偏差ΔPim开始减小。如果在增压压力偏差ΔPim减小期间，增压压力偏差ΔPim在时间t3处达到第一基准值ΔPim_0，则供电标志被设定为OFF，并且电动压缩机260停止操作。换言之，供电量Pec被设定为0，并且压缩机261的旋转数Nec从时点t3开始减少，并且在时点t4处变为0。此时，分流调节阀208完全打开，并且防止压缩机261的压损。
另外在此处，在增压压力偏差ΔPim达到第一基准值ΔPim_0之后，电动压缩机260停止操作。如上所述，电动压缩机260在以下两个时点中的较早一者处停止操作：一个时点(此处的时点t4)是从时点t0开始总计的供电时间tec1达到基准值tec1_0时的时点，另一时点(此处的时点t3)是增压压力偏差ΔPim达到第一基准值增压压力偏差ΔPim_0时的时点。
另一方面，VN涡轮增压器250的VN 253的控制模式被维持在最大增压模式，因为在电动压缩机260停止操作之前的时域中，供电标志为ON。另外，在电动压缩机260停止操作之后，一直维持最大增压模式，直至增压压力偏差ΔPim达到第二基准值ΔPim_1。在时点t5处，如果增压压力偏差ΔPim达到第二基准值ΔPim_1(或者更准确地说，如果增压压力偏差ΔPim落到ΔPim_1以下)，则F/B标志被设定为ON。之后，VN开度Avn被维持在取决于上述VN操纵变量CVN的F/B开度Avnfb处。
为了比较，以虚线示出以图2的常规方法控制VN涡轮增压器250的情况下的每个参数的时间转变。换言之，如果电动压缩机260和VN涡轮增压器250在相互独立的条件下被控制，则VN 253的控制模式有时在由电动压缩机260执行电气增压的时段内被改变为进气压力F/B模式。图9示出控制模式在时点t2处从最大增压模式改变为进气压力F/B模式。
如上所述，如果在到电动压缩机260的供电量Pec随着电动压缩机260的操作停止的判定而减少之前，最大增压模式结束，则尽管VN涡轮增压器250具有足够的增压能力，电力也继续被供应给电动压缩机260。换言之，在电动压缩机260上发生浪费的功耗。在图9中，浪费的功耗由阴影显示。
与之相比，根据本实施例中的增压控制，VN 253的控制模式在电动压缩机260执行的电气增压持续的时段内被明确地维持在最大增压模式。因此，不会出现电动压缩机260的浪费的功耗。
在本实施例中，根据以下两个条件，在电气增压期间内维持最大增压模式：一个条件是与F/B标志的ON设定关联的第二基准值ΔPim_1小于或等于与到电动压缩机260的供电的停止关联的第一基准值ΔPim_0，另一条件是在供电标志为ON的时段内F/B标志为OFF。但是，可以使用其中一个条件。
在图9中，第一基准值ΔPim_0＞第二基准值ΔPim_1；但是，第二基准值ΔPim_1可以等于(＝)第一基准值ΔPim_0。在这种情况下，在增压压力偏差ΔPim达到ΔPim_0的时点处，停止到电动压缩机260的电力供应，并且在增压压力偏差ΔPim变得小于ΔPim_0的时点处(即，与增压压力偏差ΔPim变得小于ΔPim_0基本同时)，开始进气压力F/B模式。即使在这种情况下，在到电动压缩机260的供电量Pec减少之前，不开始进气压力F/B模式。
<第二实施例>
接下来将解释第二实施例中的增压控制。在第二实施例中的增压控制中，驱动要求判定处理和VN控制改变处理不同于第一实施例。假设第二实施例中的装置结构与第一实施例中的装置结构相同。
首先，将参考图10解释驱动要求判定处理。图10是示出第二实施例中的驱动要求判定处理的流程图。在图10中，用相同的参考标号表示与图7中的部件相同的部件，并且根据场合需要省略这些部件的解释。
在图10中，在通过步骤S408将供电时间tec1清零之后，停止时间总计标志被设定为ON(步骤S409)。停止时间总计标志是用于定义允许或禁止停止时间tec2(从到电动压缩机260的供电量Pec变为0之时起经过的时间)的总计的标志。如果停止时间总计标志为ON，则允许停止时间tec2的总计，如果停止时间总计标志为OFF，则不允许停止时间tec2的总计。如果停止时间总计标志被设定为ON，则驱动要求判定处理结束。
接下来，将参考图11描述VN控制改变处理。图11是示出第二实施例中的VN控制改变处理的流程图。在图11中，用相同的参考标号表示与图8中的部件相同的部件，并且根据场合需要省略这些部件的解释。
在图11中，首先判定供电标志是否为OFF(步骤S504)。如果供电标志为ON(步骤S504：否)，则VN控制改变处理结束。如果供电标志为OFF(步骤S504：是)，则判定停止时间总计标志是否为ON(步骤S505)。如果停止时间总计标志为OFF(步骤S505：否)，则VN控制改变处理结束。如果停止时间总计标志为ON(步骤S505：是)，则总计停止时间tec2(步骤S506)。如果停止时间tec2被总计，则判定停止时间tec2是否大于或等于基准值tec2_0(步骤S507)。如果停止时间tec2小于基准值tec2_0(步骤S507：否)，则VN控制改变处理结束。如果步骤S504、S505和S507中的处理分流到“否”侧，则VN 253的控制模式被维持在最大增压模式。
如果停止时间tec2大于或等于基准值tec2_0(步骤S507：是)，则F/B标志被设定为ON(步骤S503)，停止时间总计标志被设定为OFF(步骤S508)，并且停止时间tec2被清零。换言之，停止时间tec2被初始化为0。如果停止时间tec2被初始化，则VN控制改变处理结束。
现在，将参考图12解释第二实施例中的增压控制的效果。图12是解释第二实施例中的增压控制的效果的时序图。在图12中，用相同的参考标号表示与图9中的部件相同的部件，并且根据场合需要省略这些部件的解释。
图12在底部示出停止时间tec2的时间转变。在供电标志被设定为OFF并且到电动压缩机260的电力供应被停止的时点t3处开始停止时间tec2的总计，并且在停止时间tec2达到基准值tec2_0的时点t5处重置停止时间tec2。如果停止时间tec2达到基准值tec2_0，则F/B标志被设定为ON，并且VN 253的控制模式被改变为进气压力F/B模式。换言之，根据本实施例中的增压控制，能够在不设定增压压力偏差ΔPim的第二基准值ΔPim_1的情况下，防止BVN 253的控制模式在到电动压缩机260的供电量Pec减少之前发生改变。
在此，基准值tec2_0被设定为大于0；但是，基准值tec2_0可以为0。即使在这种情况下，VN 263的控制模式也不会在到电动压缩机260的供电量Pec减少之前被改变为进气压力F/B模式。
此外，在本实施例中，从到电动压缩机260的电力供应停止起经过的时间被用作触发器；但是，也可以使用到电动压缩机260的电力供应停止的时点之后的进气量Ga的累积值(即，累积进气量)。
<第三实施例>
接下来将解释第三实施例中的增压控制。在第三实施例中的增压控制中，驱动要求判定处理和VN控制处理不同于第一实施例，并且使用校正偏差计算处理来替代VN控制改变处理。假设第三实施例中的装置结构与第一实施例中的装置结构相同。
首先，将参考图13解释驱动要求判定处理。图13是示出第三实施例中的驱动要求判定处理的流程图。在图13中，用相同的参考标号表示与图7中的部件相同的部件，并且根据场合需要省略这些部件的解释。
在图13中，如果通过步骤S405将供电标志设定为ON，则偏差校正标志被设定为ON(步骤S410)。偏差校正标志是与用于判定VN 253的控制模式改变的增压压力偏差ΔPim的校正相关的标志。如果偏差校正标志被设定为ON，则校正增压压力偏差ΔPim，并且如果偏差校正标志被设定为OFF，则不校正增压压力偏差ΔPim。如果偏差校正标志被设定为ON，则驱动要求判定处理结束。
接下来，将参考图14解释VN控制处理。图14是示出第三实施例中的VN控制处理的流程图。在图14中，用相同的参考标号表示与图6中的部件相同的部件，并且根据场合需要省略这些部件的解释。
在图14中，首先判定校正后的增压压力偏差ΔPimc是否小于基准值ΔPim_2(步骤S305)。校正后的增压压力偏差ΔPimc将在下文描述。如果校正后的增压压力偏差ΔPimc大于或等于基准值ΔPim_2(步骤S305：否)，则VN 253的控制模式变为最大增压模式，并且计算最大增压效率开度Avnmax(步骤S303)。如果校正后的增压压力偏差ΔPimc小于基准值ΔPim_2(步骤S305：是)，则VN 253的控制模式变为进气压力F/B模式，并且计算VN操纵变量CVN(步骤S302)。此时，使用校正后的增压压力偏差ΔPimc作为用于进气压力F/B模式的PID控制的增压压力偏差。
接下来，将参考图15解释校正偏差计算处理。图15是示出校正偏差计算处理的流程图。
在图15中，判定偏差校正标志是否被设定为ON(步骤S601)。如果偏差校正标志被设定为OFF(步骤S601：否)，则不校正增压压力偏差ΔPim，并且校正后的增压压力偏差ΔPimc被设定为等于增压压力偏差ΔPim的值(步骤S605)。之后，偏差校正标志被设定为OFF(步骤S606)，校正偏差计算处理结束。
在步骤S601，如果偏差校正标志被设定为ON(步骤S601：是)，则判定增压压力偏差ΔPim是否大于或等于第二基准值ΔPim_1(步骤S602)。如果增压压力偏差ΔPim小于第二基准值ΔPim_1(步骤S602：否)，则处理移至步骤S605。
另一方面，如果增压压力偏差ΔPim大于或等于第二基准值ΔPim_1(步骤S602：是)，则计算校正系数k(k＞1)(步骤S603)。在计算校正系数k之后，将增压压力偏差ΔPim乘以校正系数k以计算校正后的增压压力偏差ΔPimc(步骤S604)。在计算校正后的增压压力偏差ΔPimc之后，校正偏差计算处理结束。
现在，将参考图16解释第三实施例中的增压控制的效果。图16是解释第三实施例中的增压控制的效果的时序图。在图16中，用相同的参考标号表示与图9中的部件相同的部件，并且根据场合需要省略这些部件的解释。
图16在底部示出校正系数k的时间转变。校正系数k在时点t0(此时，供电标志被设定为ON)处被设定为大于1。因此，被用于判定VN 253的控制模式的校正后的增压压力偏差ΔPimc变为通过对实际增压压力偏差ΔPim执行平滑，直至作为实际增压压力偏差的增压压力偏差ΔPim变得小于第二基准值ΔPim_1(直至基本为时点t5)而获得的值。因此，如果基准值ΔPim_2被适当地设定，则能够在增压压力偏差ΔPim达到第二基准值ΔPim_1之前的时段内，使得VN 253的控制模式维持在最大增压模式。换言之，对于第一和第二实施例，能够防止VN涡轮增压器250的增压效率在到电动压缩机260的电力供应停止之前降低，并且能够抑制电动压缩机260的浪费的功耗。
此外，根据本实施例中的增压控制，能够通过校正作为VN 253的控制系数的增压压力偏差ΔPim，在不专门使得VN涡轮增压器250和电动压缩机260彼此协作的情况下，抑制电动压缩机260的浪费的功耗。因此能够高效地使用常规VN涡轮增压器250的控制。
在此，增压压力偏差ΔPim通过校正系数k进行校正；但是，也可以校正定义增压压力偏差ΔPim的进气歧管压力Pim，并且根据校正后的进气歧管压力Pimc设定校正增压压力偏差。
在第一到第三实施例中，发动机200配备VN 253，该VN 253是上述“调整机构”的一个实例。但是，上述“调整机构”不一定限于诸如VN 253之类的可变喷嘴。例如，废气闸门阀(WGV)也可优选地作为本发明的“调整机构”的一个实例。WGV是被放置在排气管的废气分流通道内的允许涡轮机壳体的上游侧和下游侧耦接的开/关阀。如果WGV被打开，则相对大量的废气被排出，并且不会被供应给涡轮增压器。此外，如果WGV被关闭，则相对大量的废气被供应给涡轮增压器。因此，前者可以有效地防止增压压力的过调，后者可以有效地增加增压效率。换言之，前者应对VN涡轮增压器250的VN 253在进气压力F/B模式下被驱动的情况，后者应对VN涡轮增压器250的VN 253在最大增压模式下被驱动的情况。这样能够使用上述各个实施例中的增压控制。
此处引述的全部实例和条件语言出于教导的目的旨在帮助读者理解发明人为了深化技术而构思的发明和概念，并且应该被理解为不限于此类专门引述的实例和条件，而且，本说明书中的这些实例的组织也不涉及本发明的优势和劣势的展示。尽管已经详细地描述了本发明的实施例，但是应该理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种更改、替换和改变。涉及此类更改的电力变换器也旨在在本发明的技术范围内。
本申请基于并要求2014年6月6日提交的第2014-117896号在先日本专利申请的优先权，该申请的全部内容在此纳入作为参考。此外，上述专利文献和/或上述非专利文献的全部内容在此纳入作为参考。
参考标号说明
10 发动机***
100 ECU
200 发动机
250 VN涡轮增压器(排气驱动增压器)
253 VN(可变喷嘴)
260 电动压缩机(电气驱动增压器)
Claims (3)
1.一种用于发动机的控制装置，所述控制装置被配置为控制所述发动机，
所述发动机包括：
排气驱动增压器，其在排气通道处具有调整机构，所述调整机构被配置为根据开度改变增压效率，所述调整机构的控制模式包括第一控制模式和第二控制模式，所述第一控制模式允许所述开度被维持在最大增压效率开度而与目标增压压力和实际增压压力之间的偏差无关，在该最大增压效率开度下，所述排气驱动增压器具有最大增压效率，所述第二控制模式允许所述偏差被反馈给所述开度；以及
电气驱动增压器，其由从电源供应的电力驱动，
所述控制装置包括：
判定单元，其被配置为判定到所述电气驱动增压器的电力供应量是否减少；
维持单元，其被配置为在判定所述供应量减少之前将所述控制模式维持在所述第一控制模式；以及
停止单元，其被配置为在所述实际增压压力上升的时段期间，当所述偏差达到第一基准值或者向所述电气驱动增压器供应电力的时间达到预定时间时，停止到所述电气驱动增压器的电力供应。
2.根据权利要求1所述的用于发动机的控制装置，其中
所述判定单元判定到所述电气驱动增压器的电力供应是否停止。
3.一种用于发动机的控制装置，所述控制装置被配置为控制所述发动机，
所述发动机包括：
排气驱动增压器，其在排气通道处具有调整机构，所述调整机构被配置为根据开度改变增压效率；以及
电气驱动增压器，其由从电源供应的电力驱动，
所述调整机构的控制模式包括第一控制模式和第二控制模式，所述第一控制模式允许所述开度被维持在最大增压效率开度而与目标增压压力和实际增压压力之间的偏差无关，在该最大增压效率开度下，所述排气驱动增压器具有最大增压效率，所述第二控制模式允许所述偏差被反馈给所述开度，
所述控制装置包括：
停止单元，其被配置为在所述实际增压压力上升的时段期间，当所述偏差达到第一基准值时，停止到所述电气驱动增压器的电力供应，以及
维持单元，其被配置为在所述偏差大于或等于第二基准值时，将所述控制模式维持在所述第一控制模式，
所述第一基准值等于或大于所述第二基准值。
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