增压系统的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本公开涉及用于向发动机供给压缩的进气的增压系统的控制装置。
【背景技术】
[0002]作为提高发动机输出的技术，已知利用增压器压缩进气并将压缩的该进气向发动机供给的方法(增压)，广泛应用于汽车用发动机等。根据其运转状态，增压器有时会过渡性地成为喘振或超速等异常运转状态。这些异常运转可能造成设备的损坏，因此需要尽可能防止。
[0003]专利文献I中公开有一种发明，作为涡轮增压器的控制装置，从涡轮增压器的运转状态预测喘振的产生，在喘振刚要产生之前将排气旁通阀开阀，降低向涡轮流动的排气流量，由此，抑制喘振。
[0004]专利文献2中公开有一种发明，作为增压控制装置，设置使进气从压缩机的下游侧向上游侧回流的压缩机旁通阀，在预测到喘振要产生的情况下，将该旁通阀开阀而使进气回流，由此，抑制喘振。
[0005]专利文献3中公开有一种发明，作为可变容量涡轮增压器的控制装置，在涡轮增压器超速时，改变喷嘴叶片的翼角，以使喷嘴面积成为最大，由此，抑制超速。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I:(日本)特开2004 — 27897号公报
[0009]专利文献2:(日本)特开2006 — 207506号公报
[0010]专利文献3:(日本)特开平5 — 280365号公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]但是，随着近来发动机的高速化，发动机控制器的控制逻辑电路及硬件变得越来越复杂。在这种背景下，在上述专利文献I一3所公开的技术中，若要将防止喘振的功能加载到发动机控制器上，就会存在发动机控制器的控制逻辑电路及硬件结构变得日益复杂的问题。进而，若在具有复杂的控制逻辑电路及硬件结构的发动机控制器中控制喘振这样的变化较快的过渡现象，其通信延迟有可能成为问题。
[0013]本发明的至少一实施方式是鉴于上述现有课题而做出的，其目的在于，提供一种增压系统的控制装置，在能够抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生，并且，能够避免通信延迟的影响而迅速地控制增压压力。
[0014]用于解决课题的技术方案
[0015]本发明的至少一实施方式提供一种增压系统的控制装置，所述增压系统用于向发动机供给压缩的进气，其特征在于，
[0016]所述增压系统包含:
[0017]增压器，其压缩向所述发动机供给的进气；
[0018]增压压力控制单元，其控制所述增压器的增压压力；
[0019]控制装置，其控制所述增压压力控制单元，
[0020]所述控制装置具备:
[0021]发动机控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号的发动机信号输入部、及基于向该发动机信号输入部输入的传感器信号控制所述发动机的运转状态的发动机控制部；
[0022]涡轮控制器，其具有输入有与所述发动机的运转状态相关的各种传感器信号中的至少与所述增压器的运转状态相关的传感器信号的涡轮信号输入部、及包含计算与所述增压器的目标增压压力对应的涡轮控制指令值的涡轮控制指令值计算部的涡轮控制部，具有与所述发动机控制器分别独立的控制部及信号输入部；
[0023]通过将由所述涡轮控制指令值计算部计算出的所述涡轮控制指令值输出至所述增压压力控制单元来控制所述增压压力控制单元，以使所述增压器的增压压力成为所述目标增压压力。
[0024]所述增压系统的控制装置具备具有与发动机控制器分别独立的控制部及信号输入部的涡轮控制器。与同时进行对多种设备的控制的发动机控制器不同，该涡轮控制器是基本上只进行对增压器的控制的控制器。因此，通过在该涡轮控制器的涡轮控制部中计算涡轮控制指令值，并将该涡轮控制指令值输出至增压压力控制单元，由此，增压压力控制单元的控制不需要与发动机控制器进行通信，所以能够避免与发动机控制器的通信延迟造成的影响，迅速地控制增压压力。
[0025]在一些实施方式中，所述涡轮控制部包含基于输入到涡轮信号输入部的传感器信号计算增压器的裕度的裕度计算部，所述发动机控制部包含比较由裕度计算部计算的裕度和预先规定的裕度阈值的喘振.超速许可判定部，与裕度高于裕度阈值的情况相比，在裕度低于裕度阈值的情况下，到增压器的增压压力成为目标增压压力为止的响应时间变长。
[0026]根据这种实施方式，在表示对喘振的容限的指标即裕度(喘振裕度)低于裕度阈值的情况下，与裕度高于裕度阈值的情况相比，到增压器的增压压力成为目标增压压力为止的响应时间变长。因此，能够在裕度低于裕度阈值这样的对喘振没有容限的状态下避免喘振产生，抑制增压器的异常运转。
[0027]所述实施方式中，裕度阈值基于增压器的目标增压压力与实际增压压力的偏差或目标燃料喷射量与实际燃料喷射量的偏差规定。
[0028]根据这种实施方式，在例如目标增压压力与实际增压压力的偏差大的情况或目标燃料喷射量与实际燃料喷射量的偏差大的情况下，将裕度阈值设定得高，在偏差小的情况下，将裕度阈值设定得低，由此，能够设定出符合实际的发动机运转状态的恰当的裕度阈值。
[0029]—些实施方式中，所述发动机控制器的发动机控制部包含识别选自两种以上的增压压力控制模式中的一种增压压力控制模式的增压压力控制模式指示判定部，所述涡轮控制指令值计算部基于增压器的目标增压压力与实际增压压力的偏差及预定的控制增益反馈控制涡轮控制指令值，并且，根据增压压力控制模式指示判定部中识别的一种增压压力控制模式使控制增益不同。
[0030]根据这种实施方式，根据增压压力控制模式使控制增益不同，由此，能够进行与选择的增压压力控制模式对应的增压压力控制。
[0031 ]例如，作为增压压力控制模式，具有响应重视模式、效率重视模式、以及标准模式这三种增压压力控制模式，其中，响应重视模式进行重视响应性的增压压力控制，以便快速地达到目标增压压力，效率重视模式进行重视燃耗效率的增压压力控制，标准模式进行居于上述两者中间的增压压力控制，在这种情况下，按照响应重视模式>标准模式>效率重视模式的顺序设定控制增益的大小，由此，能够进行与选择的增压压力控制模式对应的增压压力控制。
[0032]—些实施方式中，所述增压器由可变式涡轮增压器构成，该可变式涡轮增压器具有:被来自发动机的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机、控制流入涡轮的排气的流动的可变控制机构，所述控制装置通过调整可变控制机构来控制流入涡轮的排气的流动，从而控制增压器的增压压力。
[0033]根据这种实施方式，通过调整作为增压压力控制单元的可变控制机构来控制流入涡轮的排气的流动，由此控制增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
[0034]—些实施方式中，所述增压器由涡轮增压器构成，该涡轮增压器具有被来自发动机的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、和与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机，在所述发动机的排气管路上连接有绕过涡轮的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气旁通阀，所述控制装置通过调整排气旁通阀的阀开度，控制增压器的增压压力。
[0035]根据这种实施方式，通过调整作为增压压力控制单元的排气旁通阀的阀开度来控制增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
[0036]—些实施方式中，所述增压器由可变式涡轮增压器构成，该可变式涡轮增压器具有:被来自发动机的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机、控制流入涡轮的排气的流动的可变控制机构，在所述发动机的排气管路上连接有绕过涡轮的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气旁通阀，所述控制装置通过调整可变控制机构来控制流入涡轮的排气的流动，从而控制增压器的增压压力，并且，通过调整排气旁通阀的阀开度来控制所述增压器的增压压力。
[0037]根据这种实施方式，通过调整作为增压压力控制单元的可变控制机构及排气旁通阀各自的VG开度及WG阀开度来控制增压器的增压压力，能够在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
[0038]另外，在所述实施方式中，利用所述可变控制机构的增压压力控制的控制响应性比利用排气旁通阀的增压压力控制高，由此，能够高效且大范围地控制增压压力。
[0039]—些实施方式中，所述增压器由涡轮增压器和电动涡轮增压器构成，所述涡轮增压器具有被从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的涡轮、及与该涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的压缩机，所述电动涡轮增压器具有配置于涡轮增压器的压缩机的上下游中任一方的电动压缩机、旋转驱动该电动压缩机的马达、及控制该马达的转速的转速控制单元，在所述发动机的排气管路上连接有绕过涡轮的旁通管路，在旁通管路上设置有排气旁通阀，所述控制装置通过调整排气旁通阀的阀开度来控制涡轮增压器的增压压力，并且，通过利用转速控制单元控制马达的转速来控制电动涡轮增压器的增压压力。
[0040]根据这种实施方式，在具备涡轮增压器和电动涡轮增压器的所谓二级增压系统中，调整作为针对涡轮增压器的增压压力控制单元的排气旁通阀的阀开度，并利用作为针对电动涡轮增压器的增压压力控制单元的转速控制单元控制马达的转速，由此，能够分别控制涡轮增压器及电动涡轮增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
[0041]一些实施方式中，所述增压器由高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器构成，所述高压级涡轮增压器具有被从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的高压级涡轮、及与该高压级涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的高压级压缩机，所述低压级涡轮增压器具有配置于排气管路中的比高压级涡轮更下游侧的低压级涡轮、及与该低压级涡轮同轴驱动的配置于进气管路中的比高压级压缩机更上游侧的低压级压缩机，在所述发动机的排气管路上分别连接有绕过高压级涡轮的高压级旁通管路及绕过低压级涡轮的低压级旁通管路，在高压级旁通管路上设置有高压级排气旁通阀，在低压级旁通管路上设置有低压级排气旁通阀，所述控制装置通过分别调整高压级排气旁通阀及低压级排气旁通阀的阀开度，分别控制高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器的增压压力。
[0042]根据这种实施方式，在具备高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器的所谓二级增压系统中，通过分别调整作为针对高压级涡轮增压器的增压压力控制单元的高压级排气旁通阀及作为针对低压级涡轮增压器的增压压力控制单元的低压级排气旁通阀各自的阀开度，控制高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器的增压压力，在抑制增压压力的急剧变动的同时，预先防止喘振的产生。
[0043]—些实施方式中，所述增压器由高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器构成，所述高压级涡轮增压器具有被从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的配置于发动机的排气管路的高压级涡轮、及与该高压级涡轮同轴驱动的配置于发动机的进气管路的高压级压缩机，所述低压级涡轮增压器具有配置于所述排气管路中的比高压级涡轮更下游侧的低压级涡轮、及与该低压级涡轮同轴驱动的配置于进气管路中的比高压级压缩机更上游侧的低压级压缩机，所述高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器中的至少任一方由具有控制流入高压级涡轮及低压级涡轮的排气的流动的可变控制机构的可变式涡轮增压器构成，所述控制装置通过调整高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器中的至少任一方的可变控制机构来控制排气的流动，从而控制高压级涡轮增压器及低压级涡轮增压器中的至少任一方的增压压力。
[0044]根据这种实施方式，在具备高压级涡轮增压器和低压级涡轮增压器的所谓二级增压系统中