增压系统的控制装置

摘要

在用于向发动机(6)供给压缩的进气的增压系统的控制装置(10)中，控制装置具有：发动机控制器(10A)，其具有：发动机信号输入部(10A1)，以及控制发动机的运转状态并且计算增压器(4)的目标增压的发动机控制部(10A2)；涡轮控制器(10B)，其具有涡轮信号输入部(10B1)，以及计算增压器的余量的涡轮控制部(10B2)，控制装置根据由涡轮控制部计算的余量的大小修正目标增压，来计算目标增压修正值，控制增压控制机构(12)，以使得增压器的增压成为该目标增压修正值。

权利要求

1.一种增压系统的控制装置，该增压系统用于向发动机供给压缩的进气，所述增压系统的控制装置的特征在于，所述增压系统具有：

对向所述发动机供给的进气进行压缩的增压器；

控制所述增压器的增压的增压控制机构；

控制所述增压控制机构的所述控制装置，

所述控制装置具有：

发动机控制器，其具有：发动机信号输入部，其被输入与所述发动机的运转状态有关的各种传感器信号；发动机控制部，其基于输入到该发动机信号输入部的传感器信号，控制所述发动机的运转状态，并且计算所述增压器的目标增压；

涡轮控制器，其具有：涡轮信号输入部，其在与所述发动机的运转状态有关的各种传感器信号中，至少被输入与所述增压器的运转状态有关的传感器信号；以及涡轮控制部，其基于输入到该涡轮信号输入部的传感器信号计算所述增压器的余量，所述涡轮信号输入部和所述涡轮控制部为与所述发动机控制器分别独立的控制部以及信号输入部，所述控制装置在利用所述涡轮控制部计算的所述余量的值为预先规定的余量限制值以下的情况下，从所述目标增压减去在所述余量限制值与所述余量值之间的差量上乘以增益而算出的修正量，从而算出目标增压修正值，并对所述增压控制机构进行控制，以使得所述增压器的增压成为该目标增压修正值。

2.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述发动机控制器在所述余量的值为所述余量限制值以下的情况下，从所述目标增压减去在所述余量限制值与所述余量值之间的差量上乘以增益而算出的修正量，从而算出所述目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的涡轮控制指令值，经由所述涡轮控制器，将该计算的涡轮控制指令值向所述增压控制机构输出，所述涡轮控制器具有自律保护功能，该自律保护功能为，基于与根据所述涡轮控制指令值控制所述增压控制机构后的所述增压器的运转状态有关的传感器信号对所述增压器的余量进行再计算，并且根据该再计算的余量的大小修正所述涡轮控制指令值，将该修正的涡轮控制指令值输出到所述增压控制机构。

3.如权利要求2所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述涡轮控制器在将所述修正的涡轮控制指令值输出到所述增压控制机构时，还将该修正的涡轮控制指令值输出到所述发动机控制器。

4.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述发动机控制器将由所述发动机控制部计算的目标增压输出到所述涡轮控制器，并且，所述涡轮控制器在由所述涡轮控制部计算的所述余量的值为所述余量限制值以下的情况下，从所述目标增压减去在所述余量限制值与所述余量值之间的差量上乘以增益而算出的修正量，从而算出所述目标增压修正值，并且对与该目标增压修正值对应的涡轮控制指令值进行计算，并将该计算的涡轮控制指令值向所述增压控制机构输出。

5.如权利要求4所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述涡轮控制器还将所述计算的目标增压修正值输出到所述发动机控制器。

6.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述余量包括：相对于产生浪涌的界限压力即浪涌压力的、该浪涌压力与增压之间的差量的比即浪涌压力余量。

7.如权利要求6所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述余量除了所述浪涌压力余量以外，还包括规定为最大允许转速余量以及恒定转速允许时间余量中的小的一方的转速余量，所述最大允许转速余量为相对于所述增压器的最大允许转速的、该最大允许转速与所述增压器的转速之间的差量的比，所述恒定转速允许时间余量为相对于最大允许持续时间的、该最大允许持续时间与持续超过恒定允许转速的经过时间之间的差量的比，所述最大允许持续时间为允许所述增压器的转速持续超过设定为比所述最大允许转速低的转速的所述增压器的所述恒定允许转速的界限时间。

8.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述发动机控制器根据规定为最高允许温度余量和恒定温度允许时间余量中小的一方的排温余量的大小，修正基于输入到所述发动机信号输入部的传感器信号计算的燃料喷射量，所述最高允许温度余量为相对于所述增压器的最高允许温度的、该最高允许温度与在所述发动机的排气管路流动的排气的温度之间的差量的比，所述恒定温度允许时间余量为相对于最大允许持续时间的、该最大允许持续时间与持续超过恒定允许温度的经过时间之间的差量的比，所述最大允许持续时间为，允许所述排气的温度持续超过设定为比所述最高允许温度低的温度的所述增压器的所述恒定允许温度的界限时间。

9.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述增压器由具有涡轮机、压缩机的涡轮增压器构成，所述涡轮机配置在利用从所述发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的所述发动机的排气管路上，所述压缩机配置在与该涡轮机同轴驱动的所述发动机的进气管路上，在所述发动机的排气管路上连接有绕开所述涡轮机的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气阀，并且通过调节该排气阀的阀开度来控制所述增压器的增压。

10.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述增压器由具有涡轮机、压缩机、可变控制机构的可变型涡轮增压器构成，所述涡轮机利用从所述发动机排出的排气的排气能量旋转驱动，所述压缩机与该涡轮机同轴驱动，所述可变控制机构控制流入所述涡轮机的所述排气的流动，通过调节所述可变控制机构来控制流入所述涡轮机的所述排气的流动，从而控制所述增压器的增压。

11.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

所述增压器由高压级涡轮增压器、低压级涡轮增压器构成，

所述高压级涡轮增压器具有：高压级涡轮机，其利用从所述发动机排出的排气的排气能量旋转驱动，并配置在所述发动机的排气管路上；高压级压缩机，其配置在与该高压级涡轮机同轴驱动的所述发动机的进气管路上，所述低压级涡轮增压器具有：低压级涡轮机，其配置在所述排气管路的比所述高压级涡轮机更靠近下游侧的位置；低压级压缩机，其与该低压级涡轮机同轴驱动，并配置在所述进气管路的比所述高压级压缩机更靠近上游侧的位置，在所述发动机的排气管路上分别连接有绕开所述高压级涡轮机的高压级旁通管路以及绕开所述低压级涡轮机的低压级旁通管路，在所述高压级旁通管路上设置有高压级排气阀，在所述低压级旁通管路上设置有低压级排气阀，通过分别调节所述高压级排气阀以及所述低压级排气阀的阀开度，来分别控制所述高压级涡轮增压器以及所述低压级涡轮增压器的增压。

12.如权利要求1所述的增压系统的控制装置，其特征在于，

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：涡轮机，其利用从所述发动机排出的排气的排气能量旋转驱动，并配置在所述发动机的排气管路上；所述压缩机配置在与该涡轮机同轴驱动的所述发动机的进气管路上，所述电动涡轮增压器具有：电动压缩机，其相对于所述涡轮增压器的压缩机配置在上游或下游；使该电动压缩机旋转驱动的马达；控制该马达的转速的转速控制机构，在所述发动机的排气管路上连接有绕开所述涡轮机的旁通管路，在所述旁通管路上设置有排气阀，通过调节所述排气阀的阀开度，控制所述涡轮增压器的增压，并且通过利用所述转速控制机构控制所述马达的转速，来控制所述电动涡轮增压器的增压。

说明书

增压系统的控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及用于向发动机供给压缩进气的增压系统的控制装置。

背景技术

[0002] 作为提高发动机的输出的技术，公知的是利用增压器压缩进气，并将该压缩的进气供给到发动机的方法(增压)，广泛用于汽车用发动机等。增压器由于其运转状态，有时会成为过渡浪涌、过旋转等异常运转状态。由于这些异常运转可能会与设备的破损有关，因此需要极力防止。

[0003] 在专利文献1中，公开了一种作为涡轮增压器的控制装置，根据涡轮增压器的运转状态预测浪涌的发生，在刚要发生浪涌前，使排气阀开阀，来降低在涡轮机中流动的排气的流量，从而抑制浪涌的发明。

[0004] 在专利文献2中，公开了一种作为增压控制装置，设置有使进气从压缩机的下游侧朝向上游侧回流的压缩机旁通阀，在预测到浪涌的发生的情况下，通过使该旁通阀开阀而使进气回流，来抑制浪涌的发明。

[0005] 在专利文献3中，公开了一种作为可变容量涡轮增压器的控制装置，在涡轮增压器的过旋转时，通过使喷嘴叶片的叶片角度变化为喷嘴面积最大来抑制过旋转的发明。

[0006] 现有技术文献

[0007] 专利文献

[0008] 专利文献1：(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] 发明要解决的技术课题

[0012] 然而，上述专利文献1-3所公开的发明为基本仅判定是否为可能发生浪涌的浪涌区域，在处于浪涌区域的情况下，使增压降低，来进行用于控制增压的各种设备类的控制。在如上所述的现有技术中，由于控制为根据是否为浪涌区域择一地切换各种设备类，因此会有增压急剧变动的问题。另外，在上述专利文献2所公开的发明中，由于需要增加压缩机旁通阀，因此会有增压器大型化、复杂化的课题。

[0013] 另外，伴随现在发动机的高级化，发动机控制器的控制逻辑、硬件也日益复杂化。在这样的背景下，在上述专利文献1-3公开的技术中，由于将防止浪涌的机构安装在发动机控制器上，因此会有发动机控制器的控制逻辑、硬件结构日益复杂化的问题。并且，在利用具有复杂的控制逻辑、硬件结构的发动机控制器来控制浪涌那样的变化快的过渡现象的情况下，可能会有通信滞后的问题。

[0014] 本发明至少一个实施方式鉴于如上所述的现有技术的课题，其目的在于，提供一种增压系统的控制装置，其既能够抑制增压的急剧变动，又能够提前防止浪涌的发生，并且能够避免通信滞后的影响而迅速控制增压。

[0015] 用于解决技术课题的技术方案

[0016] 本发明至少一种实施方式为，

[0017] 一种用于向发动机供给压缩的进气的增压系统的控制装置，其特征在于，[0018] 所述增压系统具有：

[0019] 对向所述发动机供给的进气进行压缩的增压器；

[0020] 控制所述增压器的增压的增压控制机构；

[0021] 控制所述增压控制机构的控制装置，

[0022] 所述控制装置具有：

[0023] 发动机控制器，其具有：发动机信号输入部，其被输入与所述发动机的运转状态有关的各种传感器信号；发动机控制部，其基于输入到该发动机信号输入部的传感器信号，控制所述发动机的运转状态，并且计算所述增压器的目标增压；

[0024] 涡轮控制器，其具有：涡轮信号输入部，其在与所述发动机的运转状态有关的各种传感器信号中，至少被输入与所述增压器的运转状态有关的传感器信号；以及涡轮控制部，其基于输入到该涡轮信号输入部的传感器信号计算所述增压器的余量，所述涡轮信号输入部和所述涡轮控制部为与所述发动机控制器分别独立的控制部以及信号输入部，[0025] 所述控制装置根据利用所述涡轮控制部计算的所述余量的大小修正所述目标增压来计算目标增压修正值，并对所述增压控制机构进行控制，以使得所述增压器的增压成为该目标增压修正值。

[0026] 上述增压系统的控制装置利用表示相对于浪涌的富余的数值指标即余量(浪涌余量)，根据该余量的大小修正目标增压来计算目标增压修正值。然后，控制增压控制机构，以使得增压器的增压成为目标增压修正值。利用如上所述的增压系统的控制装置，由于根据余量的大小改变增压控制机构的控制量，因此与以往那样的根据是否处于浪涌区域来择一切换增压控制机构的情况相比，既能够抑制增压的急剧变动又能够提前防止产生浪涌。

[0027] 另外，上述增压系统的控制装置具有涡轮控制器，涡轮控制器具有与发动机控制器分别独立的控制部以及信号输入部。该涡轮控制器与同时进行多个设备类的控制的发动机控制器不同，基本仅进行增压器的控制。因此，在该涡轮控制器的涡轮控制部中，通过计算余量，能够高速并且精度好地进行余量的计算。因此，能够避免由发动机控制器计算余量的情况下所产生的通信延迟的影响，能够迅速控制增压。

[0028] 在几个实施方式中，上述发动机控制器根据余量的大小修正目标增压，来计算目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的涡轮控制指令值，经由涡轮控制器，将该计算的涡轮控制指令值向增压控制机构输出，

[0029] 上述涡轮控制器具有自律保护功能，该自律保护功能为，基于与根据涡轮控制指令值控制增压控制机构后的增压器的运转状态有关的传感器信号对增压器的余量进行再计算，并且根据该再计算的余量的大小修正涡轮控制指令值，将该修正的涡轮控制指令值输出到增压控制机构。

[0030] 在本实施方式中，基本上发动机控制器计算与上述目标增压修正值对应的涡轮控制指令值，通过将该涡轮控制指令值向增压控制机构输出来控制增压控制机构。然而，如上所述，在利用具有复杂控制逻辑、硬件结构的发动机控制器控制增压控制机构的情况下，其通信延迟可能成为问题。因此，通过使涡轮控制器具有上述自律保护功能，在来不及发动机控制器的控制的情况下，或者由于修正不充分而不能够避免浪涌的情况下，通过利用涡轮控制器迅速控制增压控制机构，能够更可靠地避免浪涌。

[0031] 在上述实施方式中，上述涡轮控制器在将修正的涡轮控制指令值输出到增压控制机构时，还将该修正的涡轮控制指令值输出到发动机控制器。

[0032] 利用如上所述的实施方式，在涡轮控制器利用自律保护功能自律控制增压控制机构的情况下，其控制内容还发送到发动机控制器。因此，在发动机控制器中，反映发送的控制内容，能够进行以后的增压控制机构的控制、其他设备类的控制。另外，通过存储涡轮控制器自律地控制增压控制机构，能够作为维护时的故障诊断用的数据活用。

[0033] 在几个实施方式中，上述发动机控制器将由发动机控制部计算的目标增压输出到涡轮控制器，并且，所述涡轮控制器基于由涡轮控制部计算的余量，修正目标增压，来计算目标增压修正值，并且对与该目标增压修正值对应的涡轮控制指令值进行计算，并将该计算的涡轮控制指令值向增压控制机构输出。

[0034] 利用如上所述的实施方式，在涡轮控制器内计算目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的涡轮控制指令值，将该涡轮控制指令值向增压控制机构输出。即，关于增压控制机构的控制，涡轮控制器本身全部进行，不需要与发动机控制器通信，因此能够避免发动机控制器的通信延迟的影响，能够迅速控制。

[0035] 在上述实施方式中，上述涡轮控制器还将计算的目标增压修正值输出到发动机控制器。

[0036] 利用如上所述的实施方式，在发动机控制器中，反映涡轮控制器计算的目标增压修正值，能够进行以后的增压控制机构的控制、其他设备类的控制。

[0037] 在几个实施方式中，上述余量由相对于产生浪涌的界限压力即浪涌压力的、该浪涌压力与增压之间的差量的比即浪涌压力余量构成。

[0038] 这样，通过将余量规定为相对于浪涌压力的、该浪涌压力与增压之间的差量的比即浪涌压力余量，既能够可靠地防止产生浪涌，又能够精度良好地控制增压控制机构。

[0039] 在上述实施方式中，除了上述浪涌压力余量以外，还包括规定为最大允许转速余量以及恒定转速允许时间余量中的小的一方的转速余量，最大允许转速余量为相对于增压器的最大允许转速的、该最大允许转速与增压器的转速之间的差量的比，恒定转速允许时间余量为，相对于最大允许持续时间的、该最大允许持续时间与持续超过恒定允许转速的经过时间之间的差量的比，最大允许持续时间为允许增压器的转速持续超过设定为比上述最大允许转速低的转速的增压器的恒定允许转速的界限时间。

[0040] 利用如上所述的实施方式，除了上述浪涌压力余量以外，还包含上述规定的转速余量作为余量，从而能够能够防止浪涌并且能够防止增压器的过旋转。另外，通过将转速余量规定为最大允许转速余量与恒定转速允许时间余量中的小一方，虽然增压器未超过最大允许转速，但允许暂时超过恒定允许转速(增压器的额定转速)。由此，能够控制为增压器的性能最大限度地发挥。

[0041] 在几个实施方式中，上述发动机控制器根据规定为最高允许温度余量和恒定温度允许时间余量中小的一方的排温余量的大小，修正基于输入到上述发动机信号输入部的传感器信号计算的燃料喷射量，最高允许温度余量为，相对于增压器的最高允许温度的、该最高允许温度与在发动机的排气管路流动的排气的温度之间的差量的比，恒定温度允许时间余量为，相对于最大允许持续时间的、该最大允许持续时间与持续超过恒定允许温度的经过时间之间的差量的比，最大允许持续时间为，允许排气的温度持续超过设定为比上述最高允许温度低的温度的增压器的恒定允许温度的界限时间。

[0042] 利用如上所述的实施方式，在排气温度过高时，减少燃料喷射量地进行修正而使排气温度降低。因此，能够防止由于排气温度过高而损伤增压器的涡轮机。

[0043] 在几个实施方式中，上述增压器由具有涡轮机、压缩机的涡轮增压器构成，涡轮机配置在利用从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动的发动机的排气管路上，压缩机配置在与该涡轮机同轴驱动的发动机的进气管路上，在上述发动机的排气管路上连接有绕开涡轮机的旁通管路，在该旁通管路上设置有排气阀，并且通过调节该排气阀的阀开度来控制增压器的增压。

[0044] 利用如上所述的实施方式，通过调节作为增压控制机构的排气阀的阀开度来控制增压器的增压，既能够抑制增压的急剧变动又能够提前防止产生浪涌。

[0045] 在几个实施方式中，上述增压器由具有涡轮机、压缩机、可变控制机构的可变型涡轮增压器构成，涡轮机利用从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动，压缩机与该涡轮机同轴驱动，可变控制机构控制流入涡轮机的排气的流动，

[0046] 通过调节可变控制机构来控制流入涡轮机的排气的流动，从而控制增压器的增压。

[0047] 利用如上所述的实施方式，通过调节作为增压控制机构的可变控制机构来控制向涡轮机流入的排气的流动，从而控制增压器的增压，既能够抑制增压急剧变动又能够提前防止产生浪涌。

[0048] 在几个实施方式中，上述增压器由高压级涡轮增压器、低压级涡轮增压器构成，高压级涡轮增压器具有：高压级涡轮机，其利用从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动，并配置在发动机的排气管路；高压级压缩机，其配置在与该高压级涡轮机同轴驱动的发动机的进气管路，低压级涡轮增压器具有：低压级涡轮机，其配置在比排气管路的高压级涡轮机更靠近下游侧的位置；低压级压缩机，其与该低压级涡轮机同轴驱动，并配置在比进气管路的高压级压缩机更靠近上游侧的位置，在上述发动机的排气管路上分别连接有绕开高压级涡轮机的高压级旁通管路以及绕开低压级涡轮机的低压级旁通管路，在高压级旁通管路上设置有高压级排气阀，在低压级旁通管路上设置有低压级排气阀，通过分别调节上述高压级排气阀以及低压级排气阀的阀开度，来分别控制高压级涡轮增压器以及低压级涡轮增压器的增压。

[0049] 利用如上所述的实施方式，在具有高压级涡轮增压器、低压级涡轮增压器的所谓二级增压系统中，通过分别调节相对于高压级涡轮增压器的增压控制机构即高压级排气阀，以及相对于低压级涡轮增压器的增压控制机构即低压级排气阀，能够控制高压级涡轮增压器以及低压级涡轮增压器的增压，既能够抑制增压的急剧变动，又能够提前防止产生浪涌。

[0050] 在几个实施方式中，上述增压器由涡轮增压器和电动涡轮增压器构成，涡轮增压器具有：涡轮机，其利用从发动机排出的排气的排气能量旋转驱动，并配置在发动机的排气管路上；压缩机配置在与该涡轮机同轴驱动的发动机的进气管路上，电动涡轮增压器具有：电动压缩机，其相对于涡轮增压器的压缩机配置在上游或下游；使该电动压缩机旋转驱动的马达；控制该马达的转速的转速控制机构，在上述发动机的排气管路上连接有绕开涡轮机的旁通管路，在旁通管路上设置有排气阀，通过调节排气阀的阀开度，控制涡轮增压器的增压，并且通过利用转速控制机构控制马达的转速，来控制电动涡轮增压器的增压。

[0051] 根据如上所述的实施方式，在具有涡轮增压、电动涡轮增压器的二级增压系统中，通过调节相对于涡轮增压器的增压控制机构即排气阀的阀开度，并通过利用相对于电动涡轮增压器的增压控制机构即转速控制机构来控制马达的转速，来分别控制涡轮增压器以及电动涡轮增压器的增压，既能够抑制增压急剧变动又能够提前防止产生浪涌。

[0052] 另外，本发明至少一种实施方式为，

[0053] 一种用于向发动机供给压缩的进气的增压系统的控制装置，

[0054] 所述增压系统具有：

[0055] 对向所述发动机供给的进气进行压缩的增压器；

[0056] 控制所述增压器的增压的增压控制机构；

[0057] 控制所述增压控制机构的控制装置，

[0058] 所述控制装置具有：

[0059] 发动机控制器，其具有：发动机信号输入部，其被输入与所述发动机的运转状态有关的各种传感器信号；发动机控制部，其基于输入到该发动机信号输入部的传感器信号，控制所述发动机的运转状态，并且计算所述增压器的目标增压；发动机信号输出部，其输出由该发动机控制部计算的所述目标增压；

[0060] 涡轮控制器，其具有：涡轮信号输入部，其在与所述发动机的运转状态有关的各种传感器信号中，至少被输入与所述增压器的运转状态有关的传感器信号和所述目标增压；涡轮控制部，其对输入到该涡轮信号输入部的所述目标增压进行修正来计算目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的涡轮控制指令值；涡轮信号输出部，其将由该涡轮控制部计算的所述涡轮控制指令值输出到所述增压控制机构的、所述涡轮信号输入部、所述涡轮控制部、涡轮信号输出部为与所述发动机控制器分别独立的控制部以及信号输入输出部，

[0061] 所述涡轮控制部基于输入到所述涡轮信号输入部的传感器信号计算产生浪涌的界限压力即浪涌压力，

[0062] 从所述计算的浪涌压力减去相当于预先规定为规定值的余量限制值的压力值而算出上限压力，

[0063] 对所述上限压力和所述目标增压进行比较，在所述目标增压比所述上限压力大的情况下，修正所述目标增压，以使得所述目标增压修正值与所述上限压力相等。

[0064] 根据如上所述的实施方式，在涡轮控制器内计算目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的涡轮控制指令值，将该涡轮控制指令值向增压控制机构输出。即，关于增压控制机构的控制，涡轮控制器本身全部进行，由于不需要与发动机控制器通信，因此能够避免发动机控制器的通信延迟的影响，能够循序控制。

[0065] 并且，在本实施方式中，通过将目标增压与上限压力比较，在目标增压比上限压力大的情况下，利用使目标增压修正值与上限压力相等的修正目标增压的简单的计算逻辑来对目标增压进行修正。因此，能够使涡轮控制器的计算逻辑简单化，能够迅速计算涡轮控制指令值，因此能够提高相对于WG阀、VG致动器等增压控制机构的控制的响应性。

[0066] 发明的效果

[0067] 根据本发明至少一种实施方式，提供一种增压系统的控制装置，其既能够抑制增压急剧变动，又能够提前防止产生浪涌，并且能够避免通信延迟的影响，能够迅速地控制增压。

附图说明

[0068] 图1是表示应用本发明第一实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。

[0069] 图2是用于说明发动机ECU的功能的的框图。

[0070] 图3是用于说明涡轮ECU的功能的的框图。

[0071] 图4是第一实施方式的增压控制机构的控制流程图。

[0072] 图5是用于说明浪涌压力余量的计算逻辑的图。

[0073] 图6是用于说明转速余量的计算逻辑的图。

[0074] 图7是用于说明排温余量的计算逻辑的图。

[0075] 图8是用于说明计算W/G阀开度指令值的图。

[0076] 图9是用于说明计算与燃料喷射量有关的控制指令值的逻辑的图。

[0077] 图10是用于说明用于计算在控制指令值的计算中所使用的修正量的逻辑的图。

[0078] 图11是表示应用本发明第二实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。

[0079] 图12是表示应用本发明第三实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。

[0080] 图13是横轴表示发动机转速，纵轴表示负荷的与控制标志有关的二维图。

[0081] 图14是与图13对应的图，是用于说明两个排气阀的操作与排气的流动的图。

[0082] 图15是用于说明计算两个W/G阀开度指令值的逻辑的图。

[0083] 图16是表示应用本发明第四实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。

[0084] 图17是第四实施方式的增压控制机构的控制流程图。

[0085] 图18是用于说明第五实施方式的发动机ECU的功能的框图。

[0086] 图19是用于说明第五实施方式的涡轮ECU的功能的框图。

[0087] 图20是第五实施方式的增压控制机构的控制流程图。

[0088] 图21是用于说明计算W/G阀开度指令值的逻辑的图。

[0089] 图22是用于说明第六实施方式的发动机ECU的功能的框图。

[0090] 图23是用于说明第六实施方式的涡轮ECU的功能的框图。

[0091] 图24是第六实施方式的增压控制机构的控制流程图。

[0092] 图25是用于说明计算W/G阀开度指令值的逻辑的图。

具体实施方式

[0093] 以下，参照附图具体说明本发明的实施方式。

[0094] 需要说明的是，本发明的范围不限于以下实施方式。在以下实施方式中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、相对配置等并不是为了将本发明的范围限定于此，只不过是说明例。

[0095] ＜第一实施方式>

[0096] 图1是表示应用本发明第一实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。

[0097] 在图1所示的本实施方式的发动机系统1中，经由空气滤清器2导入进气管路3的空气(进气)流入涡轮增压器4(增压器)的压缩机4a。涡轮增压器4具有：配置于进气管路3的压缩机4a、配置于排气管路5的涡轮机4b、将压缩机4a与涡轮机4b连结起来的辊4c。并且，利用从发动机6排出的排气的排气能量来旋转驱动涡轮机4b，并通过伴随与此使压缩机4a同轴驱动，来对流入压缩机4a的进气进行压缩。

[0098] 被压缩机4a压缩的进气被内冷却器19冷却，并利用节流阀7调节其进气量。然后，在与从喷射器8喷射的燃料预混合后，经由进气口9a，供给到利用液压缸衬套6b和活塞6c的顶面之间划分的发动机6的燃烧室6a。供给到燃烧室6a内的预混合气利用火花塞11点火，在燃烧室6a内燃烧、膨胀。然后，在燃烧室6a内生成的排气经由排气口9b向排气管路5排出。

[0099] 排出到排气管路5的排气流入上述涡轮增压器4的涡轮机4b，使涡轮机4b旋转驱动。另外，在排气管路5上连接有绕开涡轮机4b的旁通管路14。并且在旁通管路14上设置有排气阀12。

[0100] 通过调节排气阀12的开度，能够控制向涡轮机4b流动的排气的流量、在旁通管路14流动的排气的流量。通过控制向涡轮机4b流动的排气的流量，能够控制涡轮机4b以及与其同轴驱动的压缩机4a的转速。即，本实施方式的排气阀14相当于控制压缩机4a压缩的进气的增压的增压控制机构。

[0101] 排气阀12的阀开度被控制装置10控制。本实施方式的增压系统由上述涡轮增压器4、排气阀12以及该控制装置10构成。

[0102] 控制装置10由发动机ECU10A(发动机控制器)以及涡轮ECU10B(涡轮控制器)构成。发动机ECU10A以及涡轮ECU10B分别由微型计算机构成，该微型计算机由中央处理装置(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)以及I/O接口等，互为分体的结构构成。

[0103] 图2是用于说明发动机ECU的功能的框图。如图2所示，发动机ECU10A具有：输入与发动机的运转状态有关的各种传感器信号的发动机信号输入部10A1、用于控制发动机的运转状态的发动机控制部10A2以及用于输出利用发动机控制部10A2计算的各种设备类的控制指令值等的发动机信号输出部10A3。

[0104] 图3是用于说明涡轮ECU的功能的框图。如图3所示，涡轮ECU10B至少具有：至少被输入与发动机的运转状态有关的各种传感器信号中的与涡轮增压器4的运转状态有关的传感器信号的涡轮信号输入部10B1、计算后述涡轮增压器4的余量等的涡轮控制部10B2以及输出利用涡轮控制部10B2计算的余量等的涡轮信号输出部10B3。

[0105] 在发动机ECU10A的发动机信号输入部10A1中，作为与发动机的运转状态有关的各种传感器信号，输入有由转速传感器30检测的发动机转速、由未图示的加速踏板位置传感器检测的加速信号、由空燃比传感器31检测的空燃比、由压力传感器32检测的增压、由气流计33检测的进气流量、由排温传感器34检测的排气温度、排气阀12的阀开度、由涡轮转速传感器35检测的涡轮转速以及有涡轮ECU10B计算的浪涌压力余量、转速余量、排温余量。

[0106] 在发动机ECU10A的发动机控制部10A2中，基于输入到上述发动机信号输入部10A1的各种传感器信号，计算燃料喷射量、点火正时、节流阀开度等的相对于各种设备类的控制指令值。这些计算的控制指令值从发动机信号输出部10A3输出到各种设备类。并且，在发动机控制部10A2中，由于控制涡轮增压器4的增压，因此计算相对于上述排气阀12(增压控制机构)的控制指令值，即W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)。该计算的W/G阀开度指令值从发动机信号输出部10A3经由涡轮ECU10B向涡轮增压器4输出。

[0107] 在涡轮ECU10B的涡轮信号输入部10B1中，至少作为与涡轮增压器4的运转状态有关的传感器信号，至少由上述各种传感器类输入发动机转速、加速信号、增压、进气流量、排气温度、排气阀12的阀开度以及涡轮转速等。并且，输入从上述发动机ECU10A输出的W/G阀开度指令值。

[0108] 在涡轮ECU10B的涡轮控制部10B2中，基于输入到上述涡轮信号输入部10B1的各种传感器信号，如后所述，计算浪涌压力余量、转速余量以及排温余量。计算的浪涌压力余量、转速余量以及排温余量从涡轮信号输出部10B3输出到发动机ECU10A。

[0109] 这些发动机ECU10A、涡轮ECU10B、各种传感器类以及各种设备类等经由CAN能够通信地连接。

[0110] 图4是第一实施方式的增压控制机构的控制流程图。

[0111] 如图4所示，在发动机ECU10A中，在读取上述各种传感器信号之后(步骤E1)，计算燃料喷射量、点火正时、节流阀开度以及增压等的相对于各种设备类的控制指令值(步骤E2)。与此同时，在涡轮ECU10B中，在读取上述各种传感器信号后(步骤T1)，计算浪涌压力(步骤T2)，计算浪涌压力余量、转速余量以及排温余量的各余量值(步骤T3)。然后，将所计算的浪涌压力余量、转速余量以及排温余量的各余量值输出到发动机ECU10A。在发动机ECU10A中，基于各余量值计算修正量，并且基于该修正量计算控制指令值，向各种设备类输出(步骤E3)。在这些控制指令值中，W/G阀开度指令值向涡轮ECU10B输出。涡轮ECU10B进行反馈控制，以使得排气阀12的阀开度与W/G阀开度指令值一致(步骤T4)。

[0112] 关于上述各余量值的计算方法，参照图5～图7进行说明。图5是用于说明浪涌压力余量的计算逻辑的图，图6是用于说明转速余量的计算逻辑的图，图7是用于说明排温余量的计算逻辑的图。

[0113] 如图5所示，关于浪涌压力余量的计算，首先向浪涌压力图M1输入进气流量以及W/G阀开度来计算浪涌压力比，在此基础上乘以大气压来计算浪涌压力。此外，也可以代替W/G阀开度，而输入涡轮转速、与涡轮转速有关的其他参数。该浪涌压力表示产生浪涌的界限压力。然后，利用该该算出的浪涌压力、由压力传感器32检测的增压，计算由下述式(1)表示的浪涌压力余量。

[0114] 浪涌压力余量(％)＝(浪涌压力-增压)/浪涌压力×100···(1)

[0115] 另外，如图6(b)所示，转速余量计算为最大允许转速余量和恒定转速允许时间余量中小的一方。最大允许转速余量表示涡轮增压器4能够允许的相对于最大允许转速的余量，如下述式(2)所示。

[0116] 最大允许转速余量(％)＝(最大允许转速-涡轮转速)/最大允许转速×100···(2)

[0117] 相对于此，恒定转速允许时间余量根据，涡轮增压器4的涡轮转速虽然未超过最大允许转速，但持续超过恒定允许转速的、如图6(a)所示的经过时间(恒定允许转速以上经过时间)，以及允许持续超过恒定允许转速的界限时间即最大允许持续时间，由下述式(3)所示。

[0118] 恒定转速允许时间余量(％)＝(最大允许持续时间-恒定转速以上经过时间)/最大允许持续时间×100···(3)

[0119] 另外如图7(b)所示，排温余量计算为最高允许温度余量和恒定温度允许时间余量中小的一方。最高允许温度余量表示相对于涡轮增压器4的涡轮机4b能够允许的最高允许温度的余量，如下述式(4)所示。

[0120] 最高允许温度余量(％)＝(最高允许温度-排气温度)/最高允许温度×100···(4)

[0121] 与此相对，恒定温度允许时间余量根据，涡轮增压器4的涡轮机4b虽然未超过最高允许温度，但持续超过恒定允许温度的、如图7(a)所示的经过时间(恒定允许温度以上经过时间)，以及允许持续超过恒定允许温度的界限时间即最大允许持续时间，由下述式(5)所示。

[0122] 恒定温度允许时间余量(％)＝(最高允许持续时间-恒定允许温度以上经过时间)/最大允许持续时间×100···(5)

[0123] 如图4所示，以上计算的浪涌压力余量、转速余量以及排温余量的各余量值输出到发动机ECU10A(步骤T3)。然后，在发动机ECU10A中，基于各余量值计算修正量，并且基于该修正量计算控制指令值，向各种设备类输出(步骤E3)。具体而言，浪涌压力余量以及转速余量等余量主要用于W/G阀开度指令值的计算。排温余量主要用于燃料喷射量的控制指令值的计算。

[0124] 图8是用于说明计算W/G阀开度指令值的逻辑的图。图9是用于说明计算与燃料喷射量有关的控制指令值的逻辑的图。

[0125] 如图8所示，在W/G阀开度指令值的计算中，首先，向目标增压图M2输入发动机转速以及加速信号来计算目标增压。然后，从计算出的目标增压减去利用后述方法基于余量等计算的修正量而算出目标增压修正值。然后，根据相对于利用压力传感器32检测的增压的反馈控制，计算相对于目标增压修正值与增压之间的偏差的W/G阀开度。并且，通过向该值加上，向W/G阀开度图M3输入发动机转速以及加速信号而算出的值，来计算W/G阀开度指令值。该计算利用图2所示的发动机控制部10A2的涡轮控制指令值计算部10A2a执行。此外，在上述逻辑中，为了提高响应性，作为前馈回路，添加W/G开度图M3，但也可以从上述逻辑省略W/G开度图M3，而仅构成为反馈控制回路。

[0126] 另外如图9所示，在燃料喷射量的控制指令值的计算中，首先，通过向空燃比目标值图M4输入发动机转速、加速信号等来计算目标空燃比。然后，利用相对于由空燃比传感器31检测的空燃比的反馈控制，来计算燃料喷射量。然后，从算出的燃料喷射量减去，利用后述方法基于排温余量等计算的修正量来计算燃料喷射量的控制指令值。该计算利用如图2所示的发动机控制部10A2执行。

[0127] 图10是用于说明用于计算在控制指令值的计算中所使用的修正量的逻辑的图。如图10所示，修正量在浪涌压力余量、转速余量、以及排温余量的各余量值为余量限制值以下的情况下，在该余量限制值与各余量值之间的差量上乘以增益而算出。根据图10可知，修正量根据余量值的大小而变化，余量值越小修正量越大。

[0128] 此时，余量限制值也可以预先设定为规定值，如图10所示，也可以通过向余量限制值图M5输入发动机转速以及加速信号来计算余量限制值。这样，能够算出与发动机的运转状态对应的适当的余量限制值。另外，在此时，也可以向余量限制值图M5输入累计工作时间，累计工作时间越长，算出的余量限制值越大。这样，越是累计工作时间长的发动机，相对于浪涌等就能够越安全。

[0129] 另外，关于增益也可以预先设定为规定值，如图10所示，通过向增益图M6输入发动机转速等、加速信号来计算增益，而能够计算出与发动机的运转状态对应的适当的增益。

[0130] 在如上所述结构的本实施方式的增压系统的控制装置10中，利用表示相对于浪涌的富余的数值指标即余量(浪涌余量)，根据该余量的大小来修正目标增压而计算目标增压修正值。然后，控制排气阀12(增压控制机构)，以使得涡轮增压器4(增压器)的增压成为目标增压修正值。利用这样的增压系统的控制装置10，由于根据余量的大小改变排气阀12的阀开度，因此与以往那样的根据是否处于浪涌区域而择一地切换增压控制机构的情况相比，既能够抑制增压的急剧变动，又能够提前防止产生浪涌。

[0131] 另外，在上述增压系统的控制装置10中，具有涡轮ECU10B，该涡轮ECU10B具有与发动机ECU10A独立的控制部以及信号输入部。该涡轮ECU10B与发动机ECU10A不同，为仅进行涡轮增压器4的控制的控制器。因此，在该涡轮ECU10B的涡轮控制部10B2中，通过计算余量，能够高速并且精度地计算余量。因此，能够避免利用发动机ECU10A计算余量的情况下产生通信延迟的影响而能够迅速控制增压。

[0132] 另外，在上述实施方式中，如图8所示，作为用于计算修正目标增压的修正量的余量，通过使用浪涌压力余量，既能够可靠地防止产生浪涌，又能够精度良好地控制排气阀12。

[0133] 另外，在上述实施方式中，除了浪涌压力余量以外，还能够包含转速余量作为余量。例如，考虑浪涌压力余量和转速余量中小的一方作为余量使用。因此，既能够防止浪涌又能够防止涡轮增压器4的过旋转。另外，通过将转速余量规定为最大允许转速余量和恒定转速允许时间余量中小的一方，虽然涡轮增压器4未超过最大允许转速，但允许暂时超过恒定允许转速(涡轮增压器4的额定转速)。由此，能够控制为最大限度地发挥涡轮增压器4的性能。

[0134] 另外，在上述实施方式中，如图9所示，利用基于排温余量计算的修正量来修正燃料喷射量。利用该实施方式，在排气温度过高时，减少燃料喷射量地进行修正而使排气温度降低。因此，能够防止由于排气温度过高而对涡轮增压器4的涡轮机4b造成的损伤。

[0135] 在几个实施方式中，如图4所示，上述涡轮ECU10B具有基于与根据W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)控制排气阀12后的涡轮增压器4的运转状态有关的传感器信号再计算涡轮增压器4的余量(浪涌压力余量、转速余量)，并且根据该再计算的余量的大小来修正W/G阀开度指令值，并将该修正的W/G阀开度指令值输出到排气阀12(增压控制机构)的自律保护功能。

[0136] 即，在如图4所示的控制流程的步骤T4中，在控制排气阀12，而使涡轮增压器4的运转状态发生变化后，再次读取上述各种传感器信号(步骤T5)，计算如图5所示的浪涌压力(步骤T6)，如图5～图8所示，分别再计算浪涌压力余量、转速余量以及排温余量的各余量值(步骤T7)。然后，如图10所示，从余量限制值图M5读取余量限制值(步骤T8)，将再计算的余量与余量限制值进行比较(步骤T9)，在再计算的余量为余量限制值以下的情况下，修正W/G阀开度指令值，将该修正的W/G阀开度指令修正值输出到排气阀12(步骤T10)。这些步骤T8～T10利用涡轮控制部10B2的涡轮控制指令值修正计算部10B2a执行。

[0137] 在本实施方式中，基本上发动机ECU10A计算与上述目标增压修正值对应的W/G阀开度指令值，并通过将该W/G阀开度指令值向排气阀12输出来控制排气阀12。然而，如上所述，在利用具有复杂控制逻辑、硬件结构的发动机ECU10A控制排气阀12的情况下，其通信延迟可能成为问题。因此，通过使涡轮ECU10B具有上述自律保护功能，在发动机ECU10A的控制来不及的情况下，或者由于修正不充分而无法避免浪涌的情况下，通过利用涡轮ECU10B迅速控制排气阀12，能够更切实地避免浪涌。

[0138] 在上述实施方式中，如图4所示，上述涡轮ECU10B在将修正的W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)输出到排气阀12时，将该修正的W/G阀开度指令值输出到发动机ECU10A。

[0139] 利用如上所述的实施方式，在涡轮ECU10B利用自律保护功能自律地控制排气阀12的情况下，其控制内容也输送到发动机ECU10A。因此，在发动机ECU10A中，反映所输送的控制内容，而能够进行以后的排气阀12的控制、其他设备类的控制。另外，通过储存涡轮ECU10B自律地控制排气阀12，能够活用为维护时的故障诊断用的数据(步骤E4)。

[0140] ＜第二实施方式>

[0141] 图11是表示适用于本发明第二实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。本实施方式的发动机系统1a除了不具有旁通管路14以及排气阀12以外，基本与图1所示的实施方式同样的结构。因此，在同一结构上标注同一附图标记，并省略其具体说明。

[0142] 在本实施方式中，如图11所示，涡轮增压器4由可变型涡轮增压器构成，可变型涡轮增压器具有：利用从发动机6排出的排气的排气能量旋转驱动的涡轮机4b、与该涡轮机4b同轴驱动的压缩机4a、控制流入涡轮机4b的排气的流动的可变控制机构4d。并且，通过调节可变控制机构4d并控制向涡轮机4b流入的排气的流动，来控制涡轮增压器4的增压。

[0143] 即在本实施方式中，可变控制机构4d相当于控制被压缩机4a压缩的进气的增压的增压控制机构。作为如上所述的涡轮增压器4的一例，例如具有可变喷嘴机构4d的所谓的可变容量型涡轮增压器，可变喷嘴机构4d由转动自如地配置在涡轮机4b的外周侧的多个喷嘴叶片构成。

[0144] 利用如上所述的实施方式，通过调节作为增压控制机构的可变控制机构4d并控制向涡轮机4b流入的排气的流动来控制涡轮增压器4的增压，既能够抑制增压的急剧变动，又能够提前防止产生浪涌。

[0145] ＜第三实施方式>

[0146] 图12是表示适用本发明第三实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。本实施方式的发动机系统1b除了为具有高压级涡轮增压器4A、低压级涡轮增压器4B这两个涡轮增压器的所谓二级增压系统以外，基本具有与图1所示的实施方式同样的结构。因此，同一结构标注同样的附图标记，并省略其详细说明。

[0147] 在本实施方式中，如图12所示，对供给到发动机6的进气进行压缩的增压器由具有由高压级涡轮增压器4A、低压级涡轮增压器4B构成，高压级涡轮增压器4A具有：利用来自发动机6的排气能量旋转驱动的、配置于发动机6的排气管路5的高压级涡轮机4Ab；配置于与该高压级涡轮机4Ab同轴驱动的发动机6的进气管路3的高压级压缩机4Aa。低压级涡轮增压器4B具有：配置在比排气管路5的高压级涡轮机4Ab更靠近下游侧的低压级涡轮机4Bb；与该低压级涡轮机4Bb同轴驱动的、配置在比进气管路3的高压级压缩机4Aa更靠近上游侧的低压级压缩机4Ba。并且，在发动机6的排气管路5上分别连接有绕开高压级涡轮机4Ab的高压级旁通管路14A，以及绕开低压级涡轮机4Bb的低压级旁通管路14B。并且，在高压级旁通管路14A上设置有高压级排气阀12A，在低压级旁通管路14B上设置有低压级排气阀12B。并且，利用上述控制装置10，通过分别调节高压级排气阀12A以及低压级排气阀12B的阀开度，分别控制高压级涡轮增压器4A以及低压级涡轮增压器4B的增压。即在本实施方式中，高压级排气阀12A以及低压级排气阀12B分别相当于本发明的增压控制机构。

[0148] 接下来，参照图13～图15说明高压级涡轮增压器4A以及低压级涡轮增压器4B的增压的控制方法。图13为横轴为发动机转速，纵轴为负荷的、与控制标志有关的二维图。图14是与如图13对应的图，用于说明两个排气阀的操作与排气的流动的图。图14的箭头表示排气的流动方向。

[0149] 如图13所示，在低速区域(a)，两个排气阀12A、12B控制为都全闭。这样，如图14(a)所示，排气不向高压级旁通管路14A以及低压级旁通管路14B流通，而通过排气管路5向高压级涡轮机4Ab以及低压级涡轮机4Bb流入。然后，高压级涡轮机4Ab以及低压级涡轮机4Bb旋转驱动，伴随与此，高压级压缩机4Aa以及低压级压缩机4Ba同轴驱动。由此，供给到发动机6的进气被增压。

[0150] 然后，在发动机转速上升而突入中速区域(b)时，特别地，高压级压缩机4A的增压升高，可能产生浪涌。在此，在中速区域(b)中，如图14(b)所示，通过调节高压级排气阀12A的阀开度，抑制在高压级涡轮机4Ab流动的排气的流量，控制高压级压缩机4Aa的增压。另一方面，低压级压缩机4Ba的增压比高压级压缩机4A的增压低，不会产生浪涌，因此将低压级排气阀12B控制为保持全闭状态。

[0151] 然后，在发动机转速进一步上升而突入高速区域(c)时，将高压级排气阀12A控制为全开状态，并控制为排气不流入高压级涡轮机4Ab。并且，在该高速区域中，在低压级压缩机4B中，增压上升，可能发生浪涌。因此，在高速区域(c)中，通过调节低压级排气阀12B的阀开度，抑制在低压级涡轮机4Bb流动的排气的流量，控制低压级压缩机4Ba的增压。

[0152] 图15是用于说明计算两个W/G阀开度指令值的逻辑的图，与第一实施方式的图8对应。如图15所示，首先，向目标增压图M2输入发动机转速以及加速信号来计算目标增压。然后，从算出的目标增压减去利用上述方法，基于余量等计算的修正量而算出目标增压修正值。然后，利用相对于由压力传感器32检测的增压的反馈控制，对高压级排气阀12A以及低压级排气阀12B分别计算，相对于目标增压修正值与增压之间的偏差的W/G阀开度。此时，通过向如图13所示的控制标志图M5输入发动机转速以及加速信号，判定发动机6的运转状态是否处于上述(a)、(b)、(c)中的任一种工作区域，并作为控制标志输出。在W/G阀开度的计算中，根据该控制标志，计算W/G阀开度，以使得与如图14所示的运转状态的增压控制内容对应。例如，在控制标志(a)的情况下，计算为高压级排气阀12A以及低压级排气阀12B的W/G阀开度全闭。在控制标志(b)的情况下，计算为低压级排气阀12B的W/G阀开度全闭，高压级排气阀12A的W/G阀开度计算为高压级涡轮增压器4A的增压成为目标增压。在控制标志(c)的情况下，计算高压级排气阀12A的W/G阀开度为全开，低压级排气阀12B的W/G阀开度计算为高压级涡轮增压器4A的增压成为目标增压。并且，通过向这些计算的W/G阀开度加上向W/G阀开度图M3A，M3B输入发动机转速以及加速信号而算出的值，而算出分别相对于高压级排气阀12A以及低压级排气阀12B的的W/G阀开度指令值。

[0153] 根据如上所述的实施方式，在具有高压级涡轮增压器4A、低压级涡轮增压器4B的所谓二级增压系统中，分别通过调节相对于高压级涡轮增压器4A的增压控制机构即高压级排气阀12A，以及相对于低压级涡轮增压器4B的增压控制机构即低压级排气阀12B的阀开度，控制高压级涡轮增压器4A以及低压级涡轮增压器4B的增压，既能够抑制增压的急剧变动，又能够提前防止产生浪涌。

[0154] ＜第四实施方式>

[0155] 图16是表示适用本发明第四实施方式的增压系统的控制装置的发动机系统的整体结构的图。本实施方式的发动机系统1c除了为具有涡轮增压器4A、电动涡轮增压器4C的两个涡轮增压器的二级增压系统以外，基本具有与图1所示实施方式同样的结构。因此，对同一结构标注相同的附图标记，并省略其详细说明。

[0156] 在本实施方式中，如图16所示，对向发动机6供给的进气进行压缩的增压器具有：涡轮增压器4A、电动涡轮增压器4C，涡轮增压器4A具有：利用来自发动机6的排气能量旋转驱动的、配置于发动机6的排气管路5的涡轮机4Ab；配置于与该涡轮机4Ab同轴驱动的发动机6的进气管路3的压缩机4Aa。电动涡轮增压器4C具有：配置于涡轮增压器4A的压缩机4Aa的上游的电动压缩机4Ca；使该电动压缩机4Ca旋转驱动的马达4Cd；控制该马达4Cd的转速的换流器4Ce(转速控制机构)。并且，在上述发动机6的排气管路5上连接有绕开涡轮机4Ab的旁通管路14，在该旁通管路14上设置有排气阀12。并且，通过调节排气阀12的阀开度，控制涡轮增压器4A的增压。另外，通过利用换流器4Ce控制马达4Cd的转速，控制电动涡轮增压器4C的增压。即在本实施方式中，排气阀12、换流器4Ce分别相当于本发明的增压控制机构。

[0157] 图17为第四实施方式的增压控制机构的控制流程图，与第一实施方式的图4对应。因此，与图4相同的步骤标注相同的附图标记并省略其具体说明。

[0158] 在本实施方式的控制流程中，在步骤E3中，除了相对于排气阀12的W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)，还计算相对于换流器4Ce的控制指令值即马达转速指令值。并且，所计算的马达转速指令值输出到涡轮ECU10B，并利用涡轮ECU10B控制换流器4Ce的输出(步骤T4′)，这一点与上述第一实施方式不同。

[0159] 另外，在步骤T9中，对再计算的余量和余量限制值进行比较，在再计算的余量为余量限制值以下的情况下，不仅修正W/G阀开度指令值，还修正马达转速指令值，并将该修正的马达转速指令修正值输出到换流器4Ce(步骤T10′)，这一点与上述第一实施方式不同。

[0160] 根据如上所述的实施方式，在具有涡轮增压器4A、电动涡轮增压器4C的二级增压系统中，调节相对于涡轮增压器4A的增压控制机构即排气阀12的阀开度，通过利用相对于电动涡轮增压器4C的增压控制机构即换流器4Ce对马达4Cd的转速进行控制，分别控制涡轮增压器4A以及电动涡轮增压器4C的增压，既能够抑制增压的急剧变动，又能够提前防止产生浪涌。此外，在上述实施方式中，电动涡轮增压器4C配置在低压级侧，也可以替换涡轮增压器4A和电动涡轮增压器4C的位置，而将电动涡轮增压器4C配置在高压级侧。

[0161] ＜第五实施方式>

[0162] 接下来，基于图18～图21，说明本发明的第五实施方式。图18是用于说明第五实施方式的发动机ECU的功能的框图。图19是用于说明第五实施方式的涡轮ECU的功能的框图。此外，本实施方式的发动机系统的整体结构与如图1所示第一实施方式的发动机系统的整体结构相同，因此省略其具体说明。

[0163] 如图18所示，本实施方式的发动机ECU10A与上述第一实施方式不同，在发动机控制部10A2中，不进行W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)的计算。在本实施方式中，在发动机ECU10A中，计算目标增压，将计算的目标增压值向涡轮ECU10B输出。如图19所示，涡轮ECU10B基于由涡轮控制部10B2计算的余量修正目标增压，来计算目标增压修正值，计算与该目标增压修正值对应的W/G阀开度指令值。并且，将该计算的W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)向排气阀12输出。

[0164] 图20是第五实施方式的增压控制机构的控制流程图。

[0165] 在本实施方式中，如图20所示，在发动机ECU10A中，在读取上述各种传感器信号后(步骤E1)，计算相对于燃料喷射量、点火正时、节流阀开度以及增压等各种设备类的控制指令值，并且计算目标增压(步骤E2)。与此同时，在涡轮ECU10B中，在读取上述各种传感器信号后(步骤T1)，计算浪涌压力(步骤T2)，并计算浪涌压力余量、转速余量以及排温余量的各余量值(步骤T3)。然后，基于余量修正目标增压，来计算目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的W/G阀开度指令值。该计算的目标增压修正值也输出到发动机ECU10A。然后，涡轮ECU10B进行反馈控制，以使得排气阀12的阀开度与W/G阀开度指令值一致(步骤T4)。

[0166] 图21是用于说明计算W/G阀开度指令值的逻辑的图。

[0167] 在本实施方式中，如图21所示，在W/G阀开度指令值的计算中，首先，从利用发动机ECU10A计算的目标增压中减去利用上述方法，基于余量等计算的修正量而算出目标增压修正值。然后，利用相对于由压力传感器32检测的增压的反馈控制，计算相对于目标增压修正值与增压之间的偏差的W/G阀开度。然后，通过向该值加上向W/G阀开度图M3输入发动机转速以及加速信号而算出的值，来计算W/G阀开度指令值。该计算利用如图19所示的涡轮控制部10B2的涡轮控制指令值计算部10B2b执行。

[0168] 根据如上所述的实施方式，在涡轮ECU10B内计算目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)，将该W/G阀开度指令值向排气阀12输出。即，关于增压控制机构的控制，涡轮ECU10B本身进行全部控制，不需要与发动机ECU10A通信，因此能够避免发动机ECU10A的通信延迟的影响而能够迅速控制。

[0169] 在上述实施方式中，如图20所示，涡轮ECU10B构成为将计算的目标增压修正值输出到发动机ECU10A。

[0170] 根据如上所述的实施方式，在发动机ECU10A中，反映涡轮ECU10B计算的目标增压修正值，能够进行以后的增压控制机构的控制、其他设备类的控制。

[0171] ＜第六实施方式>

[0172] 接下来，基于图22～图25，说明本发明的第六实施方式。图22是用于说明第六实施方式的发动机ECU的功能的框图。图23是用于说明第六实施方式的涡轮ECU的功能的框图。此外，本实施方式的发动机系统的整体结构与图1所示的第一实施方式的发动机系统的整体结构相同，因此省略其具体说明。

[0173] 如图22所示，本实施方式的发动机ECU10A与上述第一实施方式不同，在发动机控制部10A2中，不进行W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)的计算。在本实施方式中，在发动机ECU10A中计算目标增压，将计算的目标增压值向涡轮ECU10B输出。关于这一点，与上述第五实施方式同样。

[0174] 进一步地，在本实施方式中，如图23所示，在涡轮控制部10B2中，不进行如上所述的余量的计算。取而代之，在涡轮控制部10B2，基于向涡轮信号输入部10B1输入的增压、进气流量等传感器信号计算发生浪涌的界限压力即浪涌压力。并且，从计算的浪涌压力减去与预先规定的余量限制值相当的压力值而算出上限压力。然后，对上限压力和目标增压进行比较，在目标增压比上限压力大的情况下，修正目标增压，以使得目标增压修正值与上限压力相等。

[0175] 余量限制值例如为5％、10％、15％等那样的、即便发动机的运转状态(发动机转速、加速信号等)发生变化，伴随与此，也能够设定为不时刻变化的规定值。因此，如上述实施方式那样，不需要根据发动机的运转状态的变化而时刻计算余量限制值，能够使涡轮控制器10B的计算逻辑简单化。

[0176] 图24是第六实施方式的增压控制机构的控制流程图。

[0177] 在本实施方式中，如图24所示，在发动机ECU10A中，在读取上述各种传感器信号后(步骤E1)，计算相对于燃料喷射量、点火正时、节流阀开度以及增压等各种设备类的控制指令值，并且计算目标增压(步骤E2)。与此同时，在涡轮ECU10B中，在读取上述各种传感器信号后(步骤T1)，计算浪涌压力(步骤T2)，并根据该浪涌压力和预先设定的余量限制值计算上限压力(步骤T3)。然后，将上限压力与目标增压进行比较(步骤T4)，在上限压力>目标增压的情况(步骤T4中为是)下，不进行相对于目标增压的修正(即，设定为“目标增压”＝“目标增压修正值”)，计算与该目标增压修正值(目标增压)对应的W/G阀开度指令值(步骤T6)。另一方面，在上限压力≤目标增压的情况(步骤4中为否)下，计算目标增压修正值，以使得目标增压修正值与上限压力相等(步骤T5)，计算与该目标增压修正值(上限压力)对应的W/G阀开度指令值(步骤T6)。另外，在此时，对目标增压进行修正，以使目标增压修正值与上限压力相等(修正标志)以及目标增压修正值输送到发动机ECU10A。

[0178] 图25是用于说明计算W/G阀开度指令值的逻辑的图。

[0179] 在本实施方式中，如图25所示，在W/G阀开度指令值的计算中，首先，向浪涌压力图M1输入进气流量以及W/G阀开度来计算浪涌压力比，在此机床乘以大气压而计算浪涌压力。然后，从该浪涌压力减去与预先设定的余量限制值相当的压力值而计算上限压力。在此，与余量限制值相当的压力值通过在计算的浪涌压力上乘以余量限制值而算出。然后，对如上所述地算出的上限压力、由发动机ECU10A计算的目标增压进行比较，而将其小的一方作为目标增压修正值输出。然后，通过相对于由压力传感器32检测的增压的反馈控制，计算相对于目标增压修正值与增压之间的偏差的W/G阀开度。

[0180] 根据如上所述的实施方式，与上述第五实施方式同样，在涡轮ECU10B内计算目标增压修正值，并且计算与该目标增压修正值对应的W/G阀开度指令值(涡轮控制指令值)，将该W/G阀开度指令值向排气阀12输出。即，关于增压控制机构的控制，涡轮ECU10B本身进行全部控制，不需要与发动机ECU10A通信，因此能够避免发动机ECU10A的通信延迟的影响，能够迅速进行控制。

[0181] 并且，在本实施方式中，对目标增压和上限压力进行比较，在目标增压比上限压力大的情况下，利用使目标增压修正值与上限压力相等地对目标增压进行修正的简单的计算逻辑来修正目标增压。因此，与第五实施方式相比，能够使涡轮控制器10B的计算逻辑简单化，能够快速计算涡轮控制指令值，因此能够提高相对于WG阀、VG致动器等增压控制机构的控制的响应性。

[0182] 在几个实施方式中，在涡轮控制器10B中存储有预先设定为规定值的多个余量限制值。这些多个余量限制值分别与预先设定的多个工作模式相关，并被选择为与选择的工作模式对应的余量限制值。

[0183] 例如，作为余量限制值，预先设定：与通常模式对应的第一余量限制值(例如10％)、与高响应模式对应的比第一余量限制值小的第二余量限制值(例如5％)、与安全模式对应的比第一余量限制值大的第三余量限制值(例如15％)这三种余量限制值。并且，通过利用驾驶员等操作切换工作模式，能够选择与所选择的工作模式对应的余量限制值。

[0184] 根据如上所述的实施方式，不会使涡轮控制器10B的计算逻辑复杂化，并能够使余量限制值可变。

[0185] 以上，说明了本发明的优选方式，本发明不限于上述方式。例如也可以对上述实施方式进行组合，也可以在不脱离本发明目的的范围内进行各种变更。

[0186] 工业实用性

[0187] 本发明至少一种实施方式作为用于向发动机供给压缩进气的增压系统的控制装置，适用于汽车用、船舶、工业等用的发动机。

[0188] 附图标记说明

[0189] 1、1a、1b、1c 发动机系统

[0190] 2 空气滤清器

[0191] 3 进气管路

[0192] 4 涡轮增压器(增压器)

[0193] 4A 高压级涡轮增压器(增压器)

[0194] 4B 低压级涡轮增压器(增压器)

[0195] 4C 电动涡轮增压器(增压器)

[0196] 4a、4Aa、4Ba 压缩机

[0197] 4Ca 电动压缩机

[0198] 4b、4Ab、4Bb 涡轮机

[0199] 4Cd 马达

[0200] 4Ce 换流器(转速控制机构，增压控制机构)

[0201] 4c 辊

[0202] 4d 可变控制机构(增压控制机构)

[0203] 5 排气管路

[0204] 6 发动机

[0205] 6a 燃烧室

[0206] 6b 液压缸衬套

[0207] 6c 活塞

[0208] 7 节流阀

[0209] 8 喷射器

[0210] 9a 进气口

[0211] 9b 排气口

[0212] 10 控制装置

[0213] 10A 发动机ECU(发动机控制器)

[0214] 10A1 发动机信号输入部

[0215] 10A2 发动机控制部

[0216] 10A3 发动机信号输出部

[0217] 10B 涡轮ECU(涡轮控制器)

[0218] 10B1 涡轮信号输入部

[0219] 10B2 涡轮控制部

[0220] 10B3 涡轮信号输出部

[0221] 11 火花塞

[0222] 12、12A、12B 排气阀(增压控制机构)

[0223] 14 旁通管路

[0224] 14A 高压级旁通管路

[0225] 14B 低压级旁通管路

[0226] 19 内冷却器

[0227] 30 转速传感器

[0228] 31 空燃比传感器

[0229] 32 压力传感器

[0230] 33 气流计

[0231] 34 排温传感器

[0232] 35 涡轮转速传感器