內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，在配備有被廢氣驅(qū)動(dòng)的增壓器的內(nèi)燃機(jī)中，可以抑制由脈動(dòng)的影響造成的容積效率的降低。在內(nèi)燃機(jī)(10)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于以進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)存在于進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)作為條件的特定運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，控制裝置(100)使配置在比利用廢氣驅(qū)動(dòng)的增壓器22靠下游并利用廢氣以外的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的第二增壓器(24)動(dòng)作，并且，將設(shè)置于繞過第二增壓器(24)的旁通通路(14b)中的旁通閥(26)打開。
【專利說明】
內(nèi)燃機(jī)的控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，特別是，涉及脈動(dòng)造成的進(jìn)氣壓力的極小點(diǎn)與進(jìn)氣門的開啟期間會(huì)重疊的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓器由廢氣驅(qū)動(dòng)而對(duì)進(jìn)氣作功。給予渦輪增壓器的廢氣的能量隨著內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)而周期性地變化，每當(dāng)各個(gè)氣缸的排氣行程到來時(shí)就變成極大。因此，渦輪增壓器的對(duì)進(jìn)氣的功率也周期性地變化，在進(jìn)氣中產(chǎn)生壓力的周期性變化、即脈動(dòng)。進(jìn)氣的脈動(dòng)影響進(jìn)入氣缸的空氣的容積效率。
[0003]在進(jìn)氣門的開啟時(shí)的進(jìn)氣壓力越低，則氣缸的容積效率變得越低。因此，在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)存在于進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)的情況下，與沒有脈動(dòng)的情況相比，容積效率降低。為了抑制脈動(dòng)對(duì)容積效率的負(fù)面影響，希望抑制脈動(dòng)本身。作為抑制在進(jìn)氣通路中發(fā)生的脈動(dòng)的方法，例如，已知如JP2005 — 344642A中所公開的那樣，在對(duì)每個(gè)氣缸設(shè)置的獨(dú)立進(jìn)氣通路中安裝容積可變的可變?nèi)莘e部，基于內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷和旋轉(zhuǎn)速度，變更可變?nèi)莘e部的容積。
[0004]另外，作為本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，除了JP2005 — 344642A之夕卜，還有 JP2013 — 057289A 及 JP2008 — 280923A 等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]但是，JP2005 — 344642號(hào)公開的技術(shù)，需要用于對(duì)每個(gè)氣缸設(shè)置可變?nèi)莘e部的空間，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的布局會(huì)造成制約。還設(shè)想過這樣的方法:通過將進(jìn)氣通路的有效容積設(shè)計(jì)得大來擴(kuò)大進(jìn)氣容積，借此使脈動(dòng)衰減，但是，進(jìn)氣容積的擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)性的降低。另外，還設(shè)想過通過機(jī)械地將進(jìn)氣通路的長(zhǎng)度伸長(zhǎng)來使脈動(dòng)衰減的方法，但是，進(jìn)氣通路的長(zhǎng)度的變更是不容易的。
[0006]本發(fā)明是為了解決上述課題而做出的，其一個(gè)目的是提供一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，在配備有由廢氣驅(qū)動(dòng)的增壓器的內(nèi)燃機(jī)中，可以抑制由于該增壓器產(chǎn)生的進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的影響而造成的容積效率的降低。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置是一種適用于內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī)配備有:由廢氣驅(qū)動(dòng)的第一增壓器、配置在進(jìn)氣通路的比第一增壓器靠下游處且由廢氣以外的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的第二增壓器、繞過第二增壓器的旁通通路、以及開閉旁通通路的旁通閥。優(yōu)選地，第二增壓器是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)增壓器。本控制裝置配備有判定機(jī)構(gòu)，所述判定機(jī)構(gòu)判定內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于以在進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)作為條件的特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，本控制裝置配備有基于判定機(jī)構(gòu)的判定結(jié)果來操作第二增壓器及旁通閥的操作機(jī)構(gòu)。在被判定機(jī)構(gòu)判定為內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，操作機(jī)構(gòu)使第二增壓器動(dòng)作，并且，打開旁通閥。
[0008]根據(jù)以上述方式構(gòu)成的本控制裝置，由于在進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)的狀況下，使第二增壓器動(dòng)作并且打開旁通閥，因此，進(jìn)氣通過配置第二增壓器的進(jìn)氣通路和旁通通路這兩個(gè)通路。從而，進(jìn)氣實(shí)質(zhì)上流動(dòng)的總流路長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，進(jìn)氣容積模擬地?cái)U(kuò)大。通過這種模擬的進(jìn)氣容積的擴(kuò)大，促進(jìn)第一增壓器產(chǎn)生的進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的衰減，抑制由脈動(dòng)的影響所造成的容積效率的降低。
[0009]優(yōu)選地，將在特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下使第二增壓器動(dòng)作的情況下的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定成比利用第二增壓器輔助由第一增壓器產(chǎn)生的增壓的情況下的旋轉(zhuǎn)速度低的旋轉(zhuǎn)速度。由于上述效果是通過進(jìn)氣經(jīng)過第二增壓器而獲得的，所以，在特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的第二增壓器的旋轉(zhuǎn)速度低即可，通過抑制旋轉(zhuǎn)速度，可以抑制能量的消耗。
[0010]本控制裝置，可以適用于配備有使多個(gè)氣缸中的一部分氣缸停止的氣缸停止機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)。進(jìn)氣的脈動(dòng)由被廢氣驅(qū)動(dòng)的第一增壓器造成，在廢氣于第一增壓器中流動(dòng)的期間，進(jìn)氣壓力上升，在廢氣不在第一增壓器中流動(dòng)的期間，進(jìn)氣壓力降低。由于在借助氣缸停止機(jī)構(gòu)使一部分氣缸停止時(shí)，不從停止的氣缸中產(chǎn)生廢氣，因此，在一個(gè)循環(huán)中的進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極大點(diǎn)的數(shù)目減少相當(dāng)于停止氣缸設(shè)定數(shù)目的量。因此，脈動(dòng)的極大點(diǎn)與極大點(diǎn)之間的進(jìn)氣壓力降低的期間變長(zhǎng)，進(jìn)氣壓力降低的期間變得容易與進(jìn)氣門的開啟期間重疊。特別是，在四缸內(nèi)燃機(jī)中使兩個(gè)氣缸停止的情況下，由于一個(gè)工作的氣缸的排氣行程不與另外一個(gè)工作的氣缸的進(jìn)氣行程重疊，所以，在進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)，必定存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)。因而，也可以憑借利用氣缸停止機(jī)構(gòu)使一部分氣缸停止，判斷為處于特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的條件成立，即，判斷為進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)這一點(diǎn)成立。
[0011]脈動(dòng)相對(duì)于進(jìn)氣門的開啟期間的相位，依據(jù)內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度而變化。依據(jù)旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域的不同，進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)也可能存在于進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)。因而，也可以憑借內(nèi)燃機(jī)在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)，判斷為處于特定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的條件成立，即，判斷為在進(jìn)氣門開啟期間內(nèi)存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)這一點(diǎn)成立。
[0012]不過，脈動(dòng)給予容積效率的影響，隨著內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷變高而相對(duì)地降低。因而，使第二增壓器動(dòng)作并且打開旁通閥的操作，也可以在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)存在于進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)、并且內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷比規(guī)定值小的情況下進(jìn)行。即，也可以將內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷比規(guī)定值小作為內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的進(jìn)一步的條件來進(jìn)行判定。優(yōu)選地，在內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷在規(guī)定值以上的情況下，關(guān)閉旁通閥，以對(duì)應(yīng)于負(fù)荷的旋轉(zhuǎn)速度使第二增壓器動(dòng)作，輔助由第一增壓器產(chǎn)生的增壓。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制方法，所述內(nèi)燃機(jī)配備有:由廢氣驅(qū)動(dòng)的第一增壓器、配置在進(jìn)氣通路的比所述第一增壓器靠下游處且由廢氣以外的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的第二增壓器、繞過所述第二增壓器的旁通通路、以及開閉所述旁通通路的旁通閥，在所述控制方法中，判定所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于以在進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)作為條件的特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在被判定為所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于所述特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，使所述第二增壓器動(dòng)作，并且，打開所述旁通閥。
[0014]發(fā)明的效果
[0015]根據(jù)與本發(fā)明相關(guān)的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，由于在第一增壓器產(chǎn)生的進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)存在于進(jìn)氣門開啟期間內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，使第二增壓器動(dòng)作，并且打開旁通閥，所以，進(jìn)氣通過配置第二增壓器的進(jìn)氣通路和旁通通路這兩個(gè)通路。借此，進(jìn)氣容積模擬地?cái)U(kuò)大，促進(jìn)第一增壓器產(chǎn)生的進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的衰減，抑制由于脈動(dòng)的影響引起的容積效率的降低。
[0016]本發(fā)明的其它目的、特征和效果，將通過本說明書及附圖來說明。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示實(shí)施方式的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖2是表不氣缸停止時(shí)的各個(gè)氣缸的行程的圖表。
[0019]圖3是表示進(jìn)氣容積對(duì)進(jìn)氣脈動(dòng)的影響的圖。
[0020]圖4是表示進(jìn)氣容積和容積效率的關(guān)系的圖。
[0021]圖5是表示電動(dòng)增壓器停止時(shí)的進(jìn)氣的氣流的圖。
[0022]圖6是表示輔助運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的進(jìn)氣的氣流的圖。
[0023]圖7是表示脈動(dòng)抑制運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的進(jìn)氣的氣流的圖。
[0024]圖8是表示實(shí)施方式的控制流程的流程圖。
[0025]圖9是表示根據(jù)實(shí)施方式的控制流程進(jìn)行的系統(tǒng)動(dòng)作的時(shí)間圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面，參照附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但是，在下面所示的實(shí)施方式中，在談到各個(gè)部件的個(gè)數(shù)、數(shù)量、量、范圍等的數(shù)字的情況下，除了在特別寫明的情況或者從原理上明顯地指定該數(shù)字的情況之外，本發(fā)明并不被所談到的數(shù)字所限定。另外，在下面所示的實(shí)施方式中說明的結(jié)構(gòu)或步驟等，除了特別寫明或者明顯地從原理上指定這些結(jié)構(gòu)或者步驟的情況之外，對(duì)于本發(fā)明并不是一定必須的。
[0027]1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
[0028]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖1所示的系統(tǒng)配備有內(nèi)燃機(jī)
10。內(nèi)燃機(jī)10例如是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，搭載在車輛上，作為其動(dòng)力裝置。另外，下面，作為內(nèi)燃機(jī)10的一個(gè)例子，對(duì)于在發(fā)動(dòng)機(jī)本體12上配備四個(gè)氣缸#1、#2、#3、#4的串列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的情況進(jìn)行說明。在發(fā)動(dòng)機(jī)本體12所具有的四個(gè)氣缸#1、#2、#3、#4中的一部分氣缸(例如，第二氣缸#2和第三氣缸#3)上設(shè)置有使氣缸的運(yùn)轉(zhuǎn)停止的氣缸停止機(jī)構(gòu)60。氣缸的停止通過將進(jìn)氣門和排氣門全部關(guān)閉、停止由燃料噴射閥進(jìn)行的燃料噴射來實(shí)現(xiàn)。
[0029]進(jìn)氣通路14及排氣通路16連接到內(nèi)燃機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)本體12上。在進(jìn)氣通路14的主進(jìn)氣通路14a的入口設(shè)置有空氣濾清器18。在比空氣濾清器18靠下游側(cè)的主進(jìn)氣通路14a中，為了對(duì)進(jìn)氣增壓，配置有作為第一增壓器的渦輪增壓器22的壓縮機(jī)22a(下面，稱為渦輪壓縮機(jī)22a)。渦輪增壓器22在排氣通路16中配備有渦輪機(jī)22b。渦輪壓縮機(jī)22a經(jīng)由連結(jié)軸22b與渦輪機(jī)22b成一體地連結(jié)，被流向渦輪機(jī)22b的廢氣所驅(qū)動(dòng)。
[0030]在比渦輪壓縮機(jī)22a靠下游側(cè)的主進(jìn)氣通路14a上，配置冷卻被渦輪壓縮機(jī)22a壓縮的進(jìn)氣用的中間冷卻器28。進(jìn)而，在比中間冷卻器28靠下游側(cè)的這樣進(jìn)氣通路14a中，配置有作為第二增壓器的電動(dòng)增壓器24的壓縮機(jī)24a(下面，稱為電動(dòng)壓縮機(jī)24a)。電動(dòng)壓縮機(jī)24a被電動(dòng)機(jī)24b驅(qū)動(dòng)。向電動(dòng)機(jī)24b供應(yīng)來自于蓄電池(圖中未不出)的電力。
[0031]進(jìn)氣通路14配備有繞過電動(dòng)壓縮機(jī)24a的旁通通路14b。在旁通通路14b上配置有開閉旁通通路14b的旁通閥26。在圖1中，旁通閥26設(shè)置在旁通通路14b的中央，但是，只要是成為能夠開閉旁通通路14b的結(jié)構(gòu)，就可以設(shè)置在旁通通路14b的分支點(diǎn)或匯合點(diǎn)。主進(jìn)氣通路14a在旁通通路14b與主進(jìn)氣通路14a匯合的位置的下游側(cè)連接到進(jìn)氣歧管14c上。進(jìn)氣歧管14c向各個(gè)氣缸分配進(jìn)氣。
[0032]來自于各個(gè)氣缸的廢氣被排氣通路16的排氣歧管16a集中并被送往禍輪機(jī)22b。排氣歧管16a被EGR通路50連接到中間冷卻器28與電動(dòng)壓縮機(jī)24a之間的主進(jìn)氣通路14a上。在EGR通路50上配置有用于冷卻EGR氣體的EGR冷卻器54。在比EGR冷卻器54靠下游側(cè)的EGR通路50中配置有開閉EGR通路50的EGR閥52。
[0033]圖1所示的系統(tǒng)配備有控制內(nèi)燃機(jī)10的控制裝置100。控制裝置100是ECU。控制裝置100至少具有輸入輸出接口、存儲(chǔ)器、CPU。輸入輸出接口是為了從安裝在內(nèi)燃機(jī)10及車輛上的各種傳感器獲取傳感器信號(hào)，并且，對(duì)內(nèi)燃機(jī)10配備的促動(dòng)器輸出操作信號(hào)而設(shè)置的。在存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)有控制內(nèi)燃機(jī)10用的各種控制程序或映象。CPU從存儲(chǔ)器中讀取控制程序并執(zhí)行所述程序，基于獲取的傳感器信號(hào)生成操作信號(hào)。
[0034]2.氣缸停止時(shí)的問題
[0035]在圖2中，利用表來表不內(nèi)燃機(jī)10的氣缸停止時(shí)的各個(gè)氣缸的行程。作為工作氣缸的第一氣缸(#1)和第四氣缸(#4)依次重復(fù)進(jìn)行進(jìn)氣行程、壓縮行程、膨脹行程、排氣行程。與此相對(duì)，作為停止氣缸的第二氣缸(#2)和第三氣缸(#3)重復(fù)進(jìn)行壓縮行程和膨脹行程。這樣，通過使一部分氣缸停止，降低栗送損失、摩擦損失、冷卻損失等，提高油耗性能。
[0036]但是，另一方面，對(duì)于氣缸的停止，存在著下面所述的問題。
[0037]在各個(gè)氣缸的每個(gè)排氣行程，廢氣流入渦輪增壓器22的渦輪機(jī)22b，渦輪機(jī)22b借助廢氣能量旋轉(zhuǎn)，渦輪壓縮機(jī)22a被驅(qū)動(dòng)，借此，進(jìn)行由渦輪壓縮機(jī)22a對(duì)進(jìn)氣的做功。因此，渦輪壓縮機(jī)22a對(duì)進(jìn)氣的功率隨著內(nèi)燃機(jī)10的循環(huán)而周期性地變化，每當(dāng)各個(gè)氣缸的排氣行程到來就變成極大。其結(jié)果是，作為在渦輪壓縮機(jī)22a的下游的進(jìn)氣的壓力的增壓以排氣行程到來的周期發(fā)生脈動(dòng)。
[0038]由于在作為串列四氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)10的情況下，各個(gè)氣缸的爆發(fā)間隔各錯(cuò)開180度，所以，一個(gè)氣缸的排氣行程和另外一個(gè)氣缸的進(jìn)氣行程重疊。因此，由于渦輪增壓器22的作用而在進(jìn)氣中產(chǎn)生的脈動(dòng)具有促進(jìn)進(jìn)氣向氣缸內(nèi)的流入、提高容積效率的效果。但是，在進(jìn)行氣缸停止的情況下，如圖2所示，工作氣缸的排氣行程不與其它氣缸的進(jìn)氣行程重疊。
[0039]在圖3中，在同一曲柄角軸上描繪出了四氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的增壓的波形(用虛線表示)、由于氣缸停止而進(jìn)行兩氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的增壓的波形(用實(shí)線表示)、以及排氣門和進(jìn)氣門的開啟期間。兩氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的增壓的波形被描繪出多個(gè)，但是，對(duì)于每個(gè)波形，進(jìn)氣歧管14c的容積不同。即，準(zhǔn)備多個(gè)不同容積的進(jìn)氣歧管14c，對(duì)于每個(gè)容積計(jì)測(cè)兩氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的增壓的波形，獲得在圖3中所示的多個(gè)波形。在進(jìn)氣門的附近計(jì)測(cè)增壓的波形。
[0040]在四氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)的增壓的波形中，對(duì)應(yīng)于各個(gè)氣缸的排氣行程，可以在一個(gè)循環(huán)中產(chǎn)生四個(gè)極大點(diǎn)。由于從排氣門打開之后到增壓上升為止，存在著時(shí)間滯后，所以，增壓波形的波峰和進(jìn)氣門的開啟期間不完全重疊。但是，由于增壓的波形的波峰與進(jìn)氣門的開啟期間還是有一部分重疊，所以，在此期間，進(jìn)氣向氣缸內(nèi)的流入得到促進(jìn)，容積效率提高。
[0041]另一方面，在兩氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)中的增壓的波形中，在一個(gè)循環(huán)中產(chǎn)生的增壓的極大點(diǎn)的數(shù)目變成只有360度間隔的對(duì)應(yīng)于兩個(gè)工作氣缸的排氣行程的兩個(gè)。另外，一個(gè)工作氣缸的排氣行程和另一個(gè)工作氣缸的進(jìn)氣行程錯(cuò)開540度。因此，增壓的極大點(diǎn)遠(yuǎn)離進(jìn)氣門的開啟期間，反之，由于增壓的極小點(diǎn)進(jìn)入進(jìn)氣門的開啟期間而使容積效率降低的負(fù)面效果變大。
[0042]在圖4中，描繪出表示設(shè)四氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的容積效率為I的情況下的兩氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的容積效率比與發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系的多個(gè)折線。對(duì)于每個(gè)折線，進(jìn)氣歧管14c的容積不同。即，準(zhǔn)備多個(gè)不同容積的進(jìn)氣歧管14c，對(duì)于每個(gè)容積研究?jī)蓺飧走\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的容積效率比與發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的關(guān)系，得到圖4所示的多個(gè)折線。
[0043]根據(jù)圖4可以看出，在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的大致整個(gè)區(qū)域，兩氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與四氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比，容積效率降低。在圖4所示的例子中，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的常用旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域中的容積效率的降低是顯著的，在高旋轉(zhuǎn)區(qū)域或極低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中的容積效率的降低小。之所以容積效率這樣根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度而變化，原因在于:從排氣門打開之后到增壓上升為止的時(shí)間滯后、特別是直到廢氣到達(dá)渦輪機(jī)22b為止的時(shí)間滯后依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度而變化，由此，增壓的極大點(diǎn)相對(duì)于進(jìn)氣門的開啟期間的相位變化。由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的容積效率的降低導(dǎo)致進(jìn)入氣缸內(nèi)的EGR氣體的減少，所以，使氣缸內(nèi)溫度上升，使冷卻損失增大。
[0044]3.脈動(dòng)抑制控制
[0045]根據(jù)進(jìn)氣歧管14c的容積的不同，實(shí)質(zhì)上在從渦輪壓縮機(jī)22a的出口到進(jìn)氣門為止的流路中流動(dòng)的進(jìn)氣的容積產(chǎn)生差異。如可以從所述圖3所示的各個(gè)波形的比較中看出，進(jìn)氣容積越大越進(jìn)氣的脈動(dòng)越衰減，在進(jìn)氣門開啟期間的增壓的極小點(diǎn)的振幅變得越小。從而，如所述圖4所示，由于脈動(dòng)的影響引起的容積效率的降低，進(jìn)氣容積越大越被抑制。
[0046]這里，圖5是表示電動(dòng)增壓器24停止時(shí)(或者預(yù)旋轉(zhuǎn)時(shí))的進(jìn)氣的氣流的圖。在電動(dòng)增壓器24停止的情況下，或者，在預(yù)旋轉(zhuǎn)的情況下(在以不產(chǎn)生空氣的氣流的程度的旋轉(zhuǎn)速度動(dòng)作的情況下)，旁通閥26被完全打開。借此，如圖5的帶箭頭的虛線所示，進(jìn)氣通過旁通通路14b流動(dòng)。
[0047]在利用電動(dòng)增壓器24進(jìn)行輔助運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，旁通閥26被完全關(guān)閉。輔助運(yùn)轉(zhuǎn)是借助響應(yīng)性高的電動(dòng)增壓器24補(bǔ)償渦輪增壓器22的增壓滯后用的運(yùn)轉(zhuǎn)，在有來自于駕駛員的加速要求的情況下實(shí)施。圖6是表示利用電動(dòng)增壓器24進(jìn)行的輔助運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的進(jìn)氣的氣流的圖。如圖6中用帶箭頭的虛線所示，在輔助運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過旁通閥26被完全關(guān)閉，全部進(jìn)氣都在配置有電動(dòng)增壓器24的主進(jìn)氣通路14a中流動(dòng)。
[0048]在實(shí)施方式的系統(tǒng)的情況下，當(dāng)比較圖5所示的進(jìn)氣的流路和圖6所示的進(jìn)氣的流路時(shí)，通過電動(dòng)增壓器24的流路的總流路長(zhǎng)度長(zhǎng)。因而，通過使電動(dòng)增壓器24動(dòng)作并且進(jìn)氣在主進(jìn)氣通路14a中流動(dòng)，可以擴(kuò)大實(shí)質(zhì)上在從渦輪壓縮機(jī)22a的出口到進(jìn)氣門為止的流路中流動(dòng)的進(jìn)氣的容積。但是，根據(jù)實(shí)施方式的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，還有進(jìn)一步擴(kuò)大進(jìn)氣容積的余地。實(shí)施方式的系統(tǒng)，通過進(jìn)行按下述方式操作電動(dòng)增壓器24和旁通閥26的脈動(dòng)抑制控制，可以進(jìn)一步擴(kuò)大進(jìn)氣容積，抑制脈動(dòng)。
[0049]圖7是表示進(jìn)行脈動(dòng)抑制時(shí)的進(jìn)氣的氣流的圖。在脈動(dòng)抑制控制中，以預(yù)旋轉(zhuǎn)以上的旋轉(zhuǎn)速度使電動(dòng)增壓器24動(dòng)作，并且，打開旁通閥26。從而，如圖7中帶箭頭虛線所示，進(jìn)氣在旁通通路14b和配置有電動(dòng)增壓器24的主進(jìn)氣通路14a兩個(gè)通路中流動(dòng)。
[0050]通過實(shí)現(xiàn)圖7所示的進(jìn)氣的氣流，從渦輪壓縮機(jī)22a的出口到進(jìn)氣門為止的流路的總流路長(zhǎng)度，與輔助運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比，伸長(zhǎng)了相當(dāng)于旁通通路14b的長(zhǎng)度。總流路長(zhǎng)度伸長(zhǎng)的量，擴(kuò)大了實(shí)質(zhì)上在流路中流動(dòng)的進(jìn)氣的容積。從渦輪壓縮機(jī)22a的出口到進(jìn)氣門為止，在脈動(dòng)中稍稍產(chǎn)生衰減，但是，通過進(jìn)氣容積擴(kuò)大，促進(jìn)了脈動(dòng)的衰減。
[0051]另外，在從旁通通路14b的分支點(diǎn)到匯合點(diǎn)的主進(jìn)氣通路14a上的距離與在旁通通路14b上的距離之間存在著距離差。因此，在通過主進(jìn)氣通路14a的脈動(dòng)的壓力波形與通過旁通通路14b的脈動(dòng)的壓力波形之間，產(chǎn)生由距離差和脈動(dòng)的波長(zhǎng)決定的相位差。在旁通通路14b與主進(jìn)氣通路14a匯合的位置，在存在相位差的兩個(gè)系統(tǒng)的脈動(dòng)之間引起相互干擾，進(jìn)一步促進(jìn)脈動(dòng)的衰減。
[0052]如上所述，借助脈動(dòng)抑制控制，通過進(jìn)氣容積的擴(kuò)大獲得促進(jìn)脈動(dòng)的衰減的效果，進(jìn)而，通過相互干擾，也獲得促進(jìn)脈動(dòng)的衰減的效果。借助這些效果，通過在氣缸停止時(shí)實(shí)施脈動(dòng)抑制控制，由脈動(dòng)的影響引起的容積效率的降低得到抑制。
[0053]另外，為了進(jìn)行圖7所示的進(jìn)氣的氣流，沒有必要完全打開旁通閥26，稍稍打開即可。電動(dòng)增壓器24以進(jìn)氣從上游向下游流動(dòng)的程度旋轉(zhuǎn)即可。當(dāng)然，也可以用與輔助運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)同等的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)電動(dòng)增壓器24，在這種情況下，進(jìn)氣也可以在旁通通路14b中倒流。如果脈動(dòng)能夠在旁通通路14b和電動(dòng)增壓器24兩個(gè)路徑上傳播。則可以獲得借助脈動(dòng)抑制控制產(chǎn)生的上述效果。
[0054]4.控制流程
[0055]圖8是表示實(shí)施方式的控制流程的流程圖。在控制裝置100的存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)有對(duì)應(yīng)于該控制流程的控制程序。通過根據(jù)該控制流程來控制電動(dòng)增壓器24和旁通閥26，實(shí)現(xiàn)圖7所示的進(jìn)氣的氣流。
[0056]根據(jù)圖8所示的控制流程，控制裝置100首先確認(rèn)是否正在進(jìn)行氣缸停止(步驟S2)。氣缸停止的進(jìn)行是內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于需要脈動(dòng)抑制控制的特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的第一個(gè)條件。如果不是正在進(jìn)行氣缸停止，則控制裝置100進(jìn)行根據(jù)通?？刂频倪\(yùn)轉(zhuǎn)(步驟S8)。在通?？刂浦?，根據(jù)將發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度作為參數(shù)的映射，對(duì)電動(dòng)增壓器24和旁通閥26進(jìn)行操作。作為映射，準(zhǔn)備四氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)用的映射和兩氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)用的映射，根據(jù)氣缸停止的啟用/停用來進(jìn)行切換。
[0057]進(jìn)行氣缸停止的情況下，控制裝置100判定內(nèi)燃機(jī)10的負(fù)荷是否比規(guī)定值(該規(guī)定值為例如在其以上時(shí)電動(dòng)增壓器24有必要進(jìn)行通常輔助旋轉(zhuǎn)的值，具體地，例如為內(nèi)燃機(jī)10的最大負(fù)荷的10%的程度)小(步驟S4)。脈動(dòng)給予容積效率的影響隨著內(nèi)燃機(jī)10的負(fù)荷變高而相對(duì)地降低。在脈動(dòng)給予容積效率的影響大的低負(fù)荷時(shí)，通過借助脈動(dòng)抑制控制來抑制脈動(dòng)，可以提高能量效率。但是，在負(fù)荷變大到一定程度的情況下，與其抑制脈動(dòng)，還不如進(jìn)行電動(dòng)增壓器24的輔助運(yùn)轉(zhuǎn)來提高整個(gè)系統(tǒng)的能量效率。因而，負(fù)荷比規(guī)定值小，是內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于需要脈動(dòng)抑止控制的特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的第二個(gè)條件。在負(fù)荷變成規(guī)定值以上的情況下，控制裝置100進(jìn)行通常控制的運(yùn)轉(zhuǎn)(步驟S8)。
[0058]在進(jìn)行氣缸停止，并且，負(fù)荷比規(guī)定值小的情況下，控制裝置100使電動(dòng)增壓器24動(dòng)作，并且，通過打開旁通閥26，進(jìn)行脈動(dòng)抑制控制(步驟S6)。這時(shí)的電動(dòng)增壓器24的旋轉(zhuǎn)速度，只要可以確保進(jìn)氣的氣流，可以是恒定的旋轉(zhuǎn)速度而無(wú)論負(fù)荷如何。
[0059]5.系統(tǒng)的動(dòng)作
[0060]圖9是表示實(shí)施上述控制流程的情況下的系統(tǒng)的動(dòng)作的時(shí)間圖。第一層的圖表示停止標(biāo)志的狀態(tài)，所述停止標(biāo)志表示是否正在進(jìn)行氣缸停止。第二層的圖表示負(fù)荷。第三層的圖表示旁通閥26的開度。第四層的圖表示電動(dòng)增壓器24的旋轉(zhuǎn)速度。
[0061]根據(jù)時(shí)間圖，直到時(shí)刻tl為止，沒有進(jìn)行氣缸停止。另外，這期間的負(fù)荷低，不進(jìn)行電動(dòng)增壓器24的輔助運(yùn)轉(zhuǎn)。旁通閥26被完全打開，電動(dòng)增壓器24預(yù)旋轉(zhuǎn)。
[0062]當(dāng)在時(shí)刻tl進(jìn)行氣缸停止時(shí)，進(jìn)行脈動(dòng)抑制控制。旁通閥26以預(yù)先設(shè)定的脈動(dòng)抑制用的開度打開，電動(dòng)增壓器24以預(yù)先設(shè)定的脈動(dòng)抑制控制用的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。脈動(dòng)抑制用的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)定成比輔助運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度低的旋轉(zhuǎn)速度，由于若進(jìn)氣通過電動(dòng)增壓器24則獲得抑制脈動(dòng)的效果，所以，脈動(dòng)控制用的旋轉(zhuǎn)速度低即可，通過抑制旋轉(zhuǎn)速度，可以抑制能量的消耗。另外，也可以根據(jù)蓄電池的殘存容量變更脈動(dòng)抑制用旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)定。
[0063]另外，當(dāng)在時(shí)刻t2負(fù)荷達(dá)到規(guī)定值時(shí)，電動(dòng)增壓器24的運(yùn)轉(zhuǎn)模式從脈動(dòng)抑制運(yùn)轉(zhuǎn)向輔助運(yùn)轉(zhuǎn)切換。旁通閥26被完全關(guān)閉，電動(dòng)增壓器24以對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。在負(fù)荷變大了時(shí)，通過切換到電動(dòng)增壓器24的輔助運(yùn)轉(zhuǎn)，與仍舊繼續(xù)脈動(dòng)抑制控制的情況相比，可以提尚效率。
[0064]在上述實(shí)施方式中，利用負(fù)荷判定是否進(jìn)行脈動(dòng)抑制控制，但是，也可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度判定是否進(jìn)行脈動(dòng)抑制控制。由于相對(duì)于進(jìn)氣門開啟期間的脈動(dòng)的相位根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度而變化，所以，進(jìn)氣門開啟期間的進(jìn)氣壓力的極小點(diǎn)的位置也根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度變化。因此，如所述圖4所示，容積效率的降低在特定的旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域變得顯著。通過限定在容積效率的降低特別顯著的旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域來進(jìn)行脈動(dòng)抑制控制，可以抑制能量的消耗。
[0065]在上述實(shí)施方式中，在串列式四缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，使第二及第三氣缸停止，但是，在本發(fā)明中，總氣缸數(shù)、停止氣缸數(shù)并不被限定。如果是多個(gè)氣缸的一部分被停止，通過進(jìn)行脈動(dòng)抑制控制，就可以抑制由于脈動(dòng)的影響造成的容積效率的降低。
[0066]進(jìn)而，脈動(dòng)抑制控制的實(shí)施，不僅在氣缸停止時(shí)，而且在全部氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也是有效果的。在進(jìn)氣脈動(dòng)中必然有波谷，相對(duì)于進(jìn)氣門開啟期間的脈動(dòng)的相位根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度而變化。因此，即使在全部氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也存在因旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域不同而使得進(jìn)氣壓力的極小點(diǎn)進(jìn)入進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)的情況。例如，在圖3所示的四氣缸運(yùn)轉(zhuǎn)中的增壓的波形中，由于脈動(dòng)引起的進(jìn)氣壓力的極小點(diǎn)位于進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)。在這種情況下，通過進(jìn)行脈動(dòng)抑制控制，可以抑制由于脈動(dòng)的影響引起的容積效率的降低。
[0067]另外，在上述實(shí)施方式中，作為第二增壓器使用電動(dòng)增壓器，但是，第二增壓器也可以是被內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式增壓器。使離合器介于內(nèi)燃機(jī)的輸出軸與機(jī)械式增壓器之間，通過調(diào)整離合器的卡合狀態(tài)，可以控制機(jī)械式增壓器的旋轉(zhuǎn)速度。另外，本發(fā)明不僅適用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以應(yīng)用于火花點(diǎn)火式的稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0068]附圖標(biāo)記說明
[0069]10 內(nèi)燃機(jī)
[0070]14 進(jìn)氣通路
[0071]14a主進(jìn)氣通路
[0072]14b旁通通路
[0073]22 渦輪增壓器
[0074]22a渦輪壓縮機(jī)
[0075]22b渦輪機(jī)
[0076]24電動(dòng)增壓器
[0077]24a電動(dòng)壓縮機(jī)
[0078]24b電動(dòng)機(jī)
[0079]26旁通閥
[0080]60氣缸停止機(jī)構(gòu)[0081 ]100控制裝置
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，所述內(nèi)燃機(jī)配備有:由廢氣驅(qū)動(dòng)的第一增壓器、配置在進(jìn)氣通路的比所述第一增壓器靠下游處且由廢氣以外的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的第二增壓器、繞過所述第二增壓器的旁通通路、以及開閉所述旁通通路的旁通閥，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)的控制裝置配備有: 判定機(jī)構(gòu)，所述判定機(jī)構(gòu)判定所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于以在進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)作為條件的特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；以及 操作機(jī)構(gòu)，所述操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成為:在被所述判定機(jī)構(gòu)判定為所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于所述特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，使所述第二增壓器動(dòng)作，并且，打開所述旁通閥。2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成為:在加速時(shí)，通過關(guān)閉所述旁通閥并使所述第二增壓器動(dòng)作，利用所述第二增壓器產(chǎn)生的增壓對(duì)所述第一增壓器產(chǎn)生的增壓進(jìn)行輔助，在由所述判定機(jī)構(gòu)判定為所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于所述特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，使所述第二增壓器以比對(duì)所述第一增壓器產(chǎn)生的增壓進(jìn)行輔助的情況下的旋轉(zhuǎn)速度低的旋轉(zhuǎn)速度動(dòng)作。3.如權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還配備有能夠使多個(gè)氣缸中的一部分氣缸停止的氣缸停止機(jī)構(gòu)， 所述判定機(jī)構(gòu)依據(jù)由所述氣缸停止機(jī)構(gòu)正使所述一部分氣缸停止這一情況而判斷為所述條件成立。4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)配備有四個(gè)氣缸，所述氣缸停止機(jī)構(gòu)能夠使兩個(gè)氣缸停止。5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述判定機(jī)構(gòu)依據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)正在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度區(qū)域中旋轉(zhuǎn)這一情況而判斷為所述條件成立。6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，作為所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于所述特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的條件，所述判定機(jī)構(gòu)進(jìn)一步判定所述內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷比規(guī)定值小。7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成為:在所述內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷在所述規(guī)定值以上的情況下，關(guān)閉所述旁通閥，以與所述負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度使所述第二增壓器動(dòng)作。8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，在從所述旁通通路的分支點(diǎn)到匯合點(diǎn)的主進(jìn)氣通路上的距離與所述旁通通路上的距離之間存在距離差。9.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其特征在于，所述第二增壓器是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)增壓器。10.—種內(nèi)燃機(jī)的控制方法，所述內(nèi)燃機(jī)配備有:由廢氣驅(qū)動(dòng)的第一增壓器、配置在進(jìn)氣通路的比所述第一增壓器靠下游處且由廢氣以外的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的第二增壓器、繞過所述第二增壓器的旁通通路、以及開閉所述旁通通路的旁通閥，其特征在于， 所述內(nèi)燃機(jī)的控制方法判定所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是否處于以在進(jìn)氣門的開啟期間內(nèi)存在進(jìn)氣壓力的脈動(dòng)的極小點(diǎn)作為條件的特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)， 在被判定為所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)處于所述特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下，使所述第二增壓器動(dòng)作，并且，打開所述旁通閥。
【文檔編號(hào)】F02B37/04GK105909372SQ201610094184
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日
【發(fā)明人】巖田康, 巖田一康
【申請(qǐng)人】豐田自動(dòng)車株式會(huì)社