CN1828031A - 用于具有增压器的内燃机的控制器 - Google Patents

Abstract

扭矩基本控制单元(70)基于加速器位置和发动机转速计算目标扭矩。控制单元(70)还基于目标扭矩执行目标气流速率的计算、目标进气压力的计算和目标升压压力的计算。目标节气门位置是基于目标气流速率、目标进气压力、目标升压压力、实际升压压力和经过节气门的进气温度计算得来的。辅助控制单元(80)基于由扭矩基本控制单元(70)计算的目标气流速率和目标升压压力计算目标涡轮机功率并且基于排气信息计算实际涡轮机功率。装接在涡轮增压器(30)上的马达(34)的辅助功率是基于目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差计算得来的。

Description

用于具有增压器的内燃机的控制器

技术领域

本发明涉及应用于具有增压器例如涡轮增压器的内燃机的控制器，所述控制器适当地控制对增压器的辅助功率。

背景技术

涡轮增压器作为通过使用排气功率对吸入空气增压的增压器是众所周知的。近年来，电辅助涡轮增压器得到了发展，其中电动机等装接在涡轮增压器的旋转轴上并且依照内燃机的操作状态辅助排气功率。

JP-11-117933A中公开的控制器基于加速器行程量和加速器行程速度控制经过电动机的电流，因此促进涡轮增压器的增压操作。JP-11-280510A中公开的控制器依照加速器位置的改变量控制打开节气门的速度和经过电动机的电流，同时，依照发动机转速和载荷值校正辅助功率量。通过这种方式，就可以实现依照驾驶员的加速器操作的增压以提高驱动性能。JP-2003-239754A中公开的控制器基于功率确定参考例如其中提前指定了目标升压压力和供给电动机的功率之间关系的图谱来确定供给电动机的功率，另外，基于相对于供给电动机的功率的实际升压压力波动校正功率确定参考。通过操作，就可以执行始终最佳的升压压力控制。

然而，在传统的方法中会执行开环控制，并且很难适当地控制辅助量。在这种情形下，当辅助量不必要地增大时，燃料消耗就可能恶化。还可能无法在加速时获得驾驶员预期的增压性能(加速性能)等，并且驱动性能恶化。

JP-2002-21573A公开了一种在进气路径中涡轮增压器的上游或下游侧配设辅助压缩机作为辅助增压装置的技术。辅助压缩机由例如电动机操作。

然而，上述公布并未公开如何控制辅助压缩机的控制方法。因此，很难以适当的控制量操作辅助压缩机。例如，在其中辅助压缩机由电动机等操作的配置中，在辅助压缩机不必要地操作时，交流发电机等的发电量会增大，因此，燃料消耗会恶化。当辅助压缩机的操作量不足时，就无法在加速等时获得驾驶员预期的增压性能(加速性能)，这样驱动性能就可能恶化。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种用于具有增压器的内燃机的控制器，增压器具有功率辅助装置例如电动机，所述控制器能够控制功率辅助装置的功率辅助使之适当。

作为先决条件，本发明的控制器应用于内燃机，内燃机具有通过排气功率对吸入空气增压的增压器和装接在增压器上并且直接辅助增压器的功率的功率辅助装置。在内燃机中，内燃机的输出扭矩通过气流速率调整装置调节进气气流速率而进行控制。尤其是，增压器的目标功率是基于气流速率信息计算得来的，并且增压器的实际功率(实际增压器功率)是计算得来的。基于目标功率和实际功率，可以计算出功率辅助装置的辅助量。基于计算的辅助量，可以控制功率辅助装置。例如，希望做出目标功率和实际功率之间的比较并且基于功率差计算辅助量。

简而言之，通过增压器的目标功率和实际功率之间的比较，可以掌握固有所需增压器功率的功率不足量，并且功率辅助装置可以被驱动对应于不足量的辅助量。例如，可以获得目标功率和实际功率之差，并且基于功率差计算的辅助量控制功率辅助装置。这该情形下，通过将目标功率的不足量设置为辅助量，就可以高效地辅助增压器功率。因为辅助量是通过功率的比较计算得来的，所以同利用另一个参数例如升压压力计算辅助量的情形相比，可以更加直接地以更高的响应执行辅助控制。例如，升压压力的行为是辅助控制的结果。在其中基于升压压力执行辅助控制的情形中，会在控制中发生延迟。本发明可以防止这种不方便。因此，可以适当地控制功率辅助装置的功率辅助。此外，可以提高燃料消耗、驱动性能等。

作为先决条件，本发明的控制器应用于内燃机，所述内燃机具有用于通过排气功率对吸入空气增压的增压器和配设在进气路径中增压器的上游或下游侧并且以不同于排气的功率作为功率源进行操作的辅助增压装置。在内燃机中，通过使用气流速率调整装置调节进气气流速率，可以控制内燃机的输出扭矩。尤其是，增压器的目标功率是基于内燃机的气流速率信息计算得来的，并且增压器的实际功率(实际增压器功率)是计算得来的。辅助量辅助增压装置是基于目标功率和实际功率计算得来的，并且使用计算的辅助量控制辅助增压装置。例如，优选对目标功率和实际功率进行比较并且基于功率差计算辅助量。

作为先决条件，本发明的控制器应用于内燃机，所述内燃机具有使用排气功率对吸入空气增压的增压器和装接在增压器上并且直接辅助增压器的功率的功率辅助装置，并且控制器通过调节燃料喷射装置的燃料喷射量来控制内燃机的输出扭矩。特别是，增压器的目标功率和实际功率是计算得来的。目标功率和实际功率彼此进行比较，并且基于比较结果，计算功率辅助装置的辅助量。使用计算的辅助量控制功率辅助装置。

附图说明

图1是显示本发明的第一实施例中的发动机控制系统的示意性配置的图形。

图2是显示发动机ECU的功能的控制框图。

图3A至3D是显示电涡轮增压器的概况的时间图。

图4是显示电涡轮模型的控制框图。

图5是显示中间冷却器模型的压力损失模型的图形。

图6是显示中间冷却器模型的冷却效应模型的图形。

图7是显示辅助控制单元中的目标涡轮机功率计算单元和实际涡轮机功率计算单元的细节的控制框图。

图8是显示升压压力和增压温度之间关系的图形。

图9是显示增压能量和压缩机效率之间关系的图形。

图10是显示发动机ECU执行的基本例程的流程图。

图11是显示目标节气门位置计算例程的流程图。

图12是显示辅助功率计算例程的流程图。

图13是显示目标涡轮机功率计算例程的流程图。

图14是显示实际涡轮机功率计算例程的流程图。

图15是显示辅助确定例程的流程图。

图16A至16F是显示在辅助控制时的各种行为的时间图。

图17A至17D是显示在以另一种方式辅助控制时的各种行为的时间图。

图18是显示本发明的第二实施例中的发动机控制系统的示意性配置的图形。

图19是显示发动机ECU的功能的控制框图。

图20是用于计算压力损失量的图形。

图21是用于计算目标压缩机上游压力的图形。

图22是用于计算辅助功率的图形。

图23是显示涡轮模型的控制框图。

图24是显示目标功率计算单元和辅助控制单元中的实际功率计算单元的细节的控制框图。

图25是显示辅助功率计算例程的流程图。

图26是显示计算目标压缩机功率的例程的流程图。

图27是显示计算实际压缩机功率的例程的流程图。

图28是显示辅助确定例程的流程图。

图29A至29F是显示辅助控制时各种行为的时间图。

图30是显示本发明的第三实施例中的发动机控制系统的示意性配置的图形。

图31是显示发动机ECU的功能的控制框图。

图32是显示发动机ECU执行的基本例程的流程图。

图33是显示燃料喷射量计算例程的流程图。

图34A至34F是显示辅助控制时各种行为的时间图。

具体实施方式

第一实施例

下文将参照附图描述本发明的实施例。在实施例中，发动机控制系统构造成用于车辆上的多缸汽油机作为内燃机，并且控制系统的发动机配设有电辅助涡轮增压器(下文中也称作电涡轮增压器)作为增压器。首先将参见图1描述发动机控制系统的总体示意性配置图形。

在如图1中所示的发动机10中，进气管11配设有节气门14作为空气量调整装置，其位置通过节气门致动器15例如DC马达等调节。节气门致动器15中具有用于检测节气门位置的节气门位置传感器。在节气门14的上游侧，配设有用于检测节气门上游侧压力(由下面将描述的涡轮增压器生成的升压压力)的升压压力传感器12和用于检测节气门上游侧的进气温度的吸入空气温度传感器13。

在节气门14的下游侧配设了缓冲箱16。缓冲箱16配设有用于检测节气门下游侧上进气压力的进气压力传感器17(进气管压力检测装置)。用于将空气引入发动机10的气缸的进气歧管18连接到缓冲箱16上。在进气歧管18中，用于喷射和供应燃料的电磁驱动型燃料喷射阀19装接在气缸的进气口附近。

分别为发动机10的进气口和排气口配设了进气门21和排气门22。通过打开进气门21的操作，空气燃料混合物就会导入燃烧室23中。通过打开排气门22的操作，燃烧之后的废气就排放到排气管24中。火花塞25装接在发动机10气缸的气缸盖上。在期望的点火周期中，通过包括点火线圈的未显示的点火装置向火花塞25施加一个高压。通过应用高压，会在每个火花塞25的面对的电极之间发生火花放电，并且导入燃烧室23中的混合物会点燃并且提供来进行燃烧。

在发动机10的气缸体上，装接了曲柄角度传感器26，它用于随着发动机10的旋转而在每个预先确定的曲柄角度处(例如，每隔30摄氏度)就输出矩形曲柄角度信号。

涡轮增压器30布置在进气管11和排气管24之间。涡轮增压器30具有配设用于进气管11的压缩机叶轮31和配设用于排气管24的涡轮机叶轮32。压缩机叶轮31和涡轮机叶轮32经由轴33连接。为轴33配设了马达(电动机)34作为功率辅助装置。马达34通过从电池(未显示)供应的功率操作并且辅助轴33的旋转。马达34配设有温度传感器35来检测马达温度。

在涡轮增压器30中，涡轮机叶轮32被排气管24中流动的排气旋转。旋转力经由轴33传递到压缩机叶轮31上。在进气管11中流动的吸入空气由压缩机叶轮31压缩来执行增压。在涡轮增压器30中增压的空气被中间冷却器37冷却。此后，冷却的空气供给下游侧。通过使用中间冷却器37冷却吸入空气，可以提高吸入空气的充气效率。

未显示的空气过滤器配设在进气管11的最上侧并且用于检测吸入空气量的气流计41配设在空气过滤器的下游侧。另外，在控制系统中，配设了用于检测加速器踏板行程量(加速器位置)的加速器位置传感器43和用于检测大气压的大气压传感器44。

如已知的那样，发动机ECU(电控单元)50是通过使用微型计算机作为包括CPU、ROM和RAM的主体而构成的。通过执行存储在ROM中的各种控制器程序，发动机ECU 50可以依照每次的发动机操作状态来执行发动机10的各种控制。特别地，多种检测信号从上述各个传感器输入发动机ECU 50中。发动机ECU 50基于输入的各个检测信号计算燃料喷射量、点火正时等并且控制燃料喷射阀19和火花塞25的驱动。

在实施例中，对电子节气门控制执行所谓的扭矩基本控制。通过将发动机10生成的扭矩作为参考而将节气门位置控制为目标值。简要地，发动机ECU 50基于加速器位置传感器43的检测信号计算目标扭矩(所需扭矩)、计算满足目标扭矩的目标气流速率并且基于目标气流速率、每次在节气门上游和下游侧上的压力和进气温度计算目标节气门位置。发动机ECU 50通过基于目标节气门位置的控制指令信号控制节气门致动器15并且将节气门位置控制为目标节气门位置。

发动机ECU 50确定与扭矩基本控制联锁的涡轮增压器30的马达34的控制量，这样在加速时就可以向涡轮增压器30添加辅助功率并且能够尽可能快地获得期望的升压压力。特别地，发动机ECU 50基于依照目标扭矩计算的目标气流速率和目标升压压力来计算目标辅助功率、功率辅助定时等并且向马达ECU 60输出计算结果。马达ECU 60从发动机ECU 50接收信号，在考虑到马达效率等的情况下执行预先确定的计算处理并且控制将供给马达34的功率。

接下来将参见图2描述实施例中发动机ECU 50的控制的概况。图2是显示发动机ECU 50的功能的控制框图。

图2中所示系统具有作为主要功能的扭矩基本控制单元70以基于驾驶员请求的目标扭矩来计算目标节气门位置和辅助控制单元80来计算指示给马达ECU 60的马达34的辅助功率。下文将描述控制单元70和80的细节。

在扭矩基本控制单元70中，目标扭矩计算单元71基于加速器位置和发动机转速计算目标扭矩，并且目标气流速率计算单元72基于目标扭矩和发动机转速计算目标气流速率。目标气流速率对应于实现驾驶员请求的目标扭矩所需的气流速率。目标进气压力计算单元73基于目标气流速率和发动机转速来计算目标进气压力(节气门下游侧的目标压力)，以及目标升压压力计算单元74基于目标气流速率和发动机转速来计算目标升压压力(节气门上游侧的目标压力)。目标节气门位置计算单元75基于目标气流速率、目标进气压力、目标升压压力、实际升压压力和经过节气门的进气温度计算目标节气门位置。在这种情形下，会使用目标气流速率[g/rev]来计算目标进气压力和目标升压压力。为了计算目标节气门位置，会使用单位时间的目标气流速率[g/sec]，单位时间的目标气流速率是通过使用发动机转换目标气流速率[g/rev]获得的。

实际升压压力是由升压压力传感器12检测的升压压力(节气门上游压力)，并且经过节气门的进气温度是由进气温度传感器13检测的节气门上游侧的进气温度。

在这种情形下，可以基于计算经过节气门的气流速率Ga的下列基本等式计算目标节气门位置。

Ga＝f(Thr)×Pb/√T×f(Pm/Pb)

在上述等式中，Thr表示节气门位置，Pb表示节气门上游压力，Pm表示节气门下游压力，并且T表示吸入空气温度。在实施例中，基本等式中经过节气门的气流速率Ga、节气门位置Thr、节气门上游压力Pb和节气门下游压力Pm分别替换为目标气流速率、目标节气门位置、实际升压压力和目标进气压力。目标节气门位置是基于目标气流速率、实际升压压力、目标吸入空气压力等计算的。

另一方面，在辅助控制单元80中，目标涡轮机功率计算单元81基于扭矩基本控制单元70中计算的目标气流速率和目标升压压力计算目标涡轮机功率。实际涡轮机功率计算单元82基于排气信息计算实际涡轮机功率。功率差计算单元83计算目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差。辅助功率计算单元84基于计算的功率差计算辅助功率并且向马达ECU 60输出辅助功率。

这该情形下，马达34的辅助功率计算为实际涡轮机功率对于目标涡轮机功率的不足量。即，涡轮机功率的不足量是由马达辅助功率补偿的。辅助控制单元80还通过将功率用作统一参数来计算马达辅助量。因为现有的电涡轮系统的马达ECU 60的指令值是马达输出，所以希望计算马达辅助功率量。

在计算辅助功率时，希望基于马达34的性能和操作状态、发动机操作状态等校正辅助功率并且设置上限保护。在实施例中，辅助功率的上限值是通过将马达温度(温度传感器35的检测值)作为参数并且通过上限值使辅助功率的上限受到保护。

下文将参见图3A至3D描述电涡轮增压器的辅助控制的概况。

在如图3A所示加速器位置改变并且开始加速时，目标涡轮机功率依照加速请求增大并且实际涡轮机功率(排气功率)在目标涡轮机功率之后升高，如图3B所示。因此，如图3D所示，实际升压压力会在目标升压压力之后升高。在实施例中，当涡轮机功率不足时，会添加辅助功率来辅助涡轮机功率，如图3C所示。此时，辅助功率是基于目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之差计算的(下文将描述细节)。即，在这种情形下，马达34的辅助功率被添加到由排气旋转涡轮机叶轮32的功率(实际涡轮机功率)上。通过功率之和(实际涡轮机功率+辅助功率)，压缩机叶轮31经由轴33旋转。因此，如图3D所示，升压压力会很早地增大。

在实施例中，涡轮机功率(目标涡轮机功率和实际涡轮机功率)是在辅助控制单元80中通过使用电涡轮模型计算的。下文将描述详情。图4是显示电涡轮模型M10的控制框图。在图4中，电涡轮模型包括马达34和配设有涡轮增压器30的中间冷却器37。

在图4中，涡轮机叶轮32、轴33、压缩机叶轮31、马达34和中间冷却器37分别被模型化为涡轮机模型M11、轴模型M12、压缩机模型M13、马达模型M14和中间冷却器模型M15。除涡轮增压器的部分模型，还配设了其中考虑到排气延迟等的排气管模型M16和其中考虑到进气延迟等的进气管模型M17。

在电涡轮模型M10中，通过基于增压原理使用能量(功率)流动作为统一参数设计了涡轮模型M11、轴模型M12、压缩机模型M13和马达模型M14，从而提高了在模型重用时的方便性(可重用性)。换句话说，模型一旦设计，就可以很容易地应用到其它系统。通过使用该模型作为基础，就可以很容易地执行具有高冗余和电子化的增压器的建模，并且可以实现具有高的总体通用性的模型。

在涡轮机模型M11中，涡轮机功率Lt是使用等式(1)利用在排气管模型M16中计算的发动机10的排气参数(排气流速mg、涡轮机上游压力Ptb_in、涡轮机下游压力Ptb_out、涡轮机上游温度Ttb_in和涡轮机绝热效率ηg)计算的。

$L_t=c_g{T}_{\mathrm{tb}\_\mathrm{in}}\{1-{\left(\frac{P_{\mathrm{tb}\_\mathrm{in}}}{P_{\mathrm{tb}\_\mathrm{out}}}\right)}^{\frac{{\mathrm{\κ}}_g-1}{{\mathrm{\κ}}_g}}\}{m}_g{\mathrm{\η}}_g---\left(1\right)$

其中cg表示排气的比热，并且κg表示比热比。

作为发动机10排气参数的温度、压力和流速可以是传感器等的实际测量值或通过使用模型或图谱得到的估计值。作为一个实例，在实施例中，排气流速mg是由气流计41的实际测量值和喷射信号(或空燃比)计算得来的，并且涡轮机上游/下游压力Ptb和涡轮机上游/下游温度Ttb是由排气流速mg使用初步生成的表计算得来的。

在实际的涡轮系统中存在许多延迟元件。例如，在基于气流计41的实际测量值计算排气流速mg的配置中，会在进入涡轮机的排气流速中的测量进气气流速率的反射中发生延迟。因此，在排气管模型M16中，排气流速mg是考虑到排气管24的体积(从出口端到涡轮机的排气管体积)、压力和发动机转速中导致的延迟元件等而计算得来的。

在马达模型M14中会计算出辅助功率Le。在下一个阶段，会将通过涡轮机模型M11中计算得来的涡轮机功率Lt和在马达模型M14中计算得来的辅助功率Le相加获得的功率Ltc输入到轴模型M12。

在轴模型M12中，功率Ltc通过等式(2)转换压缩机功率Lc并且压缩机功率Lc是输出。ηt表示功率转换效率。

L_C＝η_tL_tc                   …(2)

由等式(2)导出的压缩机功率Lc被输入压缩机模型M13中。

在压缩机模型M13中，升压压力能量是由压缩机功率Lc和压缩机效率ηc(等式(3))计算得来的。通过改变等式(3)，可以获得等式(4)。通过等式(4)，可以使用升压压力能量计算值和进气参数(进气气流速率Ga、压缩机上游压力(压缩机输入压力)Pc_in和吸入空气温度Tc_in)计算出压缩机下游压力(压缩机输出压力)Pc_out。在等式(4)中，ca表示吸入空气的比热，κa表示比热比。进气气流速率Ga是由气流计41的检测信号计算得来的。压缩机上游压力Pc_in是由大气压传感器44的检测信号计算得来的。吸入空气温度Tc_in是从吸入空气温度传感器(例如，装接在气流计上的温度传感器)的检测信号计算得来的。

$L_c{\mathrm{\η}}_c=c_a{T}_{c\_\mathrm{in}}\{{\left(\frac{P_{c\_\mathrm{out}}}{P_{c\_\mathrm{in}}}\right)}^{\frac{{\mathrm{\κ}}_a-1}{{\mathrm{\κ}}_a}}-1\}{G}_a---\left(3\right)$

$P_{c\_\mathrm{out}}=P_{c\_\mathrm{in}}{(1+\frac{L_c{\mathrm{\η}}_c}{c_a{T}_{c\_\mathrm{in}}{G}_a})}^{\frac{{\mathrm{\κ}}_a}{{\mathrm{\κ}}_a-1}}---\left(4\right)$

作为发动机10的吸入空气参数的气流速率和压力计算为其中考虑到由于进气管模型M17中的进气管11的体积(进气管从压缩机延伸到节气门的体积)、压力等造成的传输延迟等的值。

等式(1)到(3)中的每个效率均是由输入和功率(能量)的表中或是通过计算获得的。效率ηg和ηc可以通过使用从温度和压力获得的绝热效率计算而来。从功率Ltc转换为压缩机功率Lc的功率的效率ηt(参见等式(2))是通过获得每个绝热效率并且在此之后在识别模型时由增压实际所需的能量和此时的功率Ltc而获得Lc/Ltc而确定的。通过使用反演模型法，可以无需实际涡轮增压器转换效率的知识(机器效率等)就可以生成模型，并且可以通过模型再现实际机器的平稳值。

压缩机效率ηc表示为等式(5)。

${\mathrm{\η}}_c=\frac{T_{c\_\mathrm{in}}\{{\left(\frac{P_{c\_\mathrm{out}}}{P_{c\_\mathrm{in}}}\right)}^{\frac{\mathrm{\κ}-1}{\mathrm{\κ}}}-1\}}{T_{c\_\mathrm{out}}-T_{c\_\mathrm{in}}}---\left(5\right)$

等式(5)可以修改为下列的等式(6)。当压缩机效率ηc、压缩机上游压力Pc_in、压缩机下游压力Pc_out和吸入空气温度Tc_in已知时，就可以由等式(6)计算出压缩机下游温度Tc_out。

$T_{c\_\mathrm{out}}=T_{c\_\mathrm{in}}+\frac{T_{c\_\mathrm{in}}}{{\mathrm{\η}}_c}\{{\left(\frac{P_{c\_\mathrm{out}}}{P_{c\_\mathrm{in}}}\right)}^{\frac{\mathrm{\κ}-1}{\mathrm{\κ}}}-1\}---\left(6\right)$

通过上述流程，就可以计算出压缩机下游压力Pc_out和压缩机下游温度Tc_out并且在接下来的阶段将它们输入到中间冷却器模型M15中。

模型M15被分成用于计算中间冷却器37中压力损失的压力损失模型部分和用于计算冷却效应(温度下降)的冷却效应模型部分。图5中显示了前一个部分的配置。图6中显示了后一个部分的配置。压力损失和冷却效应是基于中间冷却器的单元特征设计的。单元特征规定如下。

首先，确定作为参考的外部空气温度Ta_base、大气压Pa_base、压缩机下游压力Pb_base和压缩机下游温度Tb_base。上述值是具有涡轮增压器的发动机中配置模型的任意确定的参考操作条件值。在参考操作条件下，可以获得相对于中间冷却器流入速率的作为压力损失特征压力损失ΔP和作为冷却效应特征(温度下降特征)的温度下降量ΔT。压力损失Δp是中间冷却器的输入压力和输出压力之差。温度下降量ΔT是中间冷却器的输入温度和输出温度之差。这是一个参考模型。

中间冷却器37中的压力损失和冷却效应随着中间冷却器的输入压力(压缩机下游压力Pc_out)、温度(压缩机下游温度Tc_out)、外部空气温度Ta和穿过中间冷却器37的风的速度(即车辆速度)而改变。因此，基于每个参数，会校正参照条件下的计算值。在这种情形下，压力损失会随着压缩机下游压力Pc_out的增大和压缩机下游温度Tc_out的升高或风速的增大而减小。冷却效应(温度下降)会随着压缩机下游温度Tc_out的升高或风速的增大而增大。

在图5中所示的压力损失模型中，使用通过将外部空气温度Ta_base、压缩机下游温度Pb_base和压缩机下游温度Tb_base设置为参考值(例如，Ta_base＝25摄氏度，Pb_base＝0千帕，并且Tb_base＝75摄氏度)而生成的特征图谱，可以基于每次的进气气流速率Ga和车辆速度SPD而计算出参考压力损失ΔPbase。

压缩校正系数是通过使用等式(7)基于压缩机下游压力Pc_out计算得来的，并且温度校正系数是通过使用等式(8)基于压缩机下游温度Tc_out和外部空气温度Ta计算得来的。ρ(T)表示在任意温度处的空气密度。

$f_{\mathrm{pp}}\left(P_{c\_\mathrm{out}}\right)=\frac{P_{a\_\mathrm{base}}}{P_a+P_{c\_\mathrm{out}}}---\left(7\right)$

$f_{\mathrm{tp}}(T_{c\_\mathrm{out}},T_a)=\frac{\mathrm{\ρ}(T_{b\_\mathrm{base}}-T_{a\_\mathrm{base}})}{\mathrm{\ρ}(T_{c\_\mathrm{out}}-T_a)}---\left(8\right)$

等式(8)的温度校正是考虑到外部空气温度和增压器温度之差而执行的，并且伴随着外部空气温度Ta中的变化而出现的温度校正包括在等式(8)中(类似地执行下文将描述的由等式(10)实现的温度校正)。

随后，通过下列的等式(9)计算升压压力Pth(节气门上游压力)。

P_th＝P_{c_out}-ΔP_base×f_tp(T_{c_out}，T_a)×f_pp(P_{c_out})    …(9)

在图6中所示的冷却效应模型中，与图5中的压力损失模型类似，参考温度下降量ΔTbase是基于每次的进气气流速率Ga和车辆速度SPD通过将外部空气温度Ta_base、压缩机下游压力Pb_base和压缩机下游温度Tb_base设置为参考值(例如，Ta_base＝25摄氏度，Pb_base＝0千帕，并且Tb_base＝75摄氏度)而生成的特征图谱计算得来的。

通过使用等式(10)，可以基于压缩机下游温度Tc_out和外部空气温度Ta计算出温度校正系数。

$f_{\mathrm{tt}}(T_{c\_\mathrm{out}},T_a)=\frac{T_{c\_\mathrm{out}}-T_a}{T_{b\_\mathrm{base}}-T_{a\_\mathrm{base}}}---\left(10\right)$

如上所述，即使当压缩机下游压力Pc_out改变时，通向中间冷却器37的质量流量也不会改变，这样就不执行冷却效应(温度下降)的压力校正。

通过等式(11)可以计算出增压器温度Tth(节气门上游温度)。

T_th＝T_{c_out}-ΔT_base×f_tt(T_{c_out}，T_a)    …(11)

于是就计算出作为中间冷却器模型M15的输出的升压压力Pth(节气门上游压力)和增压器温度Tth(节气门上游温度)。

图2的辅助控制单元80中的目标涡轮机功率计算单元81和实际涡轮机功率计算单元82是基于电涡轮模型M10设计的，并且单元81和82的概况显示为图7的控制框图。目标涡轮机功率计算单元81通过电涡轮模型M10的反演计算(反演模型)计算目标涡轮机功率Lt_t，并且实际涡轮机功率计算单元82通过电涡轮模型M10的正演计算(正演模型)计算实际涡轮机功率Lt_r。目标涡轮机功率Lt_t对应于图4中轴模型M12的输入并且实际上是涡轮机功率和辅助功率之和(即涡轮增压器30的目标功率)。

简而言之，目标涡轮机功率计算单元81通过使用图4中的轴模型M12、压缩机模型M13和中间冷却器模型M15的反演模型，将目标升压压力Pth_t(目标节气门上游压力)和目标气流速率Ga_t设置为主计算参数，从而计算目标涡轮机功率Lt_t。在这种情形下，特别地，在中间冷却器反演模型中，由使用基于实际机器数据的图谱(图8)，可以基于目标升压压力Pth_t计算出目标增压温度Tth_t。通过利用图5的反演模型(中间冷却器压力损失模型)和图6的反演模型(冷却效应模型)形成反算表达式，就可以基于目标升压压力Pth_t(目标节气门上游压力)和目标增压温度Tth_t(目标节气门上游温度)以及目标气流速率Ga_t、外部空气温度Ta(压缩机上游温度)和大气压Pa(压缩机上游压力)计算出目标压缩机下游压力Pc_out_t。

在压缩机的反演模型中，目标增压器能量Wc_t是使用下列的等式(12)由目标压缩机下游压力Pc_out_t、目标气流速率Ga_t、外部空气温度Ta和大气压Pa计算得来的。在等式中，ca表示空气的比热，并且κa表示空气的比热比。

$W_{c\_t}=c_a{T}_a\{{\left(\frac{P_{c\_\mathrm{out}\_t}}{P_a}\right)}^{\frac{{\mathrm{\κ}}_a-1}{{\mathrm{\κ}}_a}}-1\}{G}_{a\_t}---\left(12\right)$

另外，压缩机效率ηc_t是由图9中所示的效率图谱使用目标增压器能量Wc_t作为参数计算得来的并且目标压缩机功率Lc_t是通过下列的等式(13)计算得来的。

L_{c_t}＝W_{c_t}/η_{c_t}                    …(13)

在轴的反演模型中，目标压缩机电力Lc_t通过使用下面的等式14转换为目标涡轮机功率Lt_t。ηt表示功率转换效率。

L_{t_t}＝L_{c_t}/η_t                      …(14)

在目标涡轮机功率计算单元81中，可以添加涡轮机惯性反演模型(涡轮机惯性的第一阶滞后的反演模型)。通过添加涡轮机惯性反演模型，可以实现目标涡轮机功率计算精确性的改进。

实际涡轮机计算单元82以与涡轮模型的计算次序类似的方式通过排气管模型和涡轮机模型(正演模型)计算出排气的实际涡轮机功率Lt_r。特别地，实际涡轮机功率Lt_r是使用等式(1)利用在排气管模型中计算的发动机10的排气参数(排气流速mg、涡轮机上游压力Ptb_in、涡轮机下游压力Ptb_out、涡轮机上游温度Ttb_in和涡轮机绝热效率ηg)计算得来的。

功率差计算单元83计算目标涡轮机功率Lt_t和如上所述计算的实际涡轮机功率Lt_r之间的功率差(＝Lt_t-Lt_r)，并且从功率差计算请求辅助功率Wa。会为请求辅助功率Wa适当地设置上限保护等。此后，向马达ECU 60输出辅助功率信号(马达指令值)。

接下来，现在将参见图10至15的流程图描述计算目标节气门位置和发动机ECU 50的辅助功率的处理流程。图10是显示基本例程的流程图。例程由发动机ECU 50例如每4毫秒执行一次。在图10的基本例程，会适当地执行图11至15的子例程。下文将基本上依照图2的控制框图描述过程的流程，并且将部分地省略重复的说明。

如图10所示，基本例程包括目标节气门位置计算例程(步骤S100)和辅助功率计算例程(步骤S200)。图11显示了目标节气门位置计算例程的详情，并且图12显示了辅助功率计算例程的详情。

在图11所示的目标节气门位置计算例程中，首先读取加速器位置检测值(步骤S101)。接下来，基于加速器位置和发动机转速计算目标扭矩(步骤S102)。基于目标扭矩和发动机转速计算目标气流速率(步骤S103)，并且基于目标气流速率和发动机转速计算目标吸入空气压力(目标节气门下游压力)和目标升压压力(目标节气门上游压力)(步骤S104和S105)。最后，基于目标气流速率、目标吸入空气压力、目标升压压力、实际升压压力和经过节气门的吸入空气温度计算目标节气门位置(步骤S106)。

在图12所示的辅助功率计算例程中，首先使用下面将描述的图13的子例程，基于涡轮模型的反演模型计算目标涡轮机功率(步骤S210)。接下来，通过使用下面将描述的图14的子例程，基于涡轮模型的正演模型计算实际涡轮机功率(步骤S220)。通过从目标涡轮机功率中减去实际涡轮机功率，可以计算得到功率差(步骤S230)。通过使用下面将描述的图15的子例程，就可以确定是否需要执行功率辅助(步骤S240)。

在图13所示的目标涡轮机功率计算子例程中，读取目标升压压力和目标气流速率(步骤S211)。随后，例如，通过使用图8的关系，可以基于目标升压压力计算目标增压温度(步骤S212)。此后，通过使用中间冷却器的反演模型，可以在考虑到中间冷却器中的压力损失和冷却效应的情况下计算出目标压缩机下游压力(步骤S213和S214)。通过使用压缩机的反演模型计算出目标增压器能量，并且通过使用例如图9的关系计算出压缩机效率(步骤S215和S216)。目标压缩机功率是由目标增压器能量和压缩机效率计算得来的(步骤S217)，另外，目标涡轮机功率是通过使用轴的反演模型计算得来的(步骤S218)。

图14所示的实际涡轮机功率计算子例程是由排气管模型部分和涡轮机模型部分构成的。在排气管模型部分中，排气流速是在考虑到由气流计41测量作为涡轮机中排气流速的气流速率的反射中发生延迟的情况下计算得来的(步骤S221)。基于排气流速，可以计算出排气特征(涡轮机上游/下游侧的压力和温度)(步骤S222)。涡轮机模型部分计算涡轮机绝热效率ηg(步骤S223)并且基于排气参数例如排气流速、排气压力和排气温度和涡轮机绝热效率ηg计算实际涡轮机功率(步骤S224)。

接下来，在图15中所示的辅助确定例程中，辅助功率Wa是基于图12中的步骤S230中计算的功率差计算得来的(步骤S241)。此时，可以适当地设置基于马达特征和马达温度的上限保护，并且计算辅助功率Wa。此后，就可以确定辅助功率Wa是否大于预定值Wa_th(步骤S242)。当Wa＞Wa_th时，会将辅助允许标记Fa设置为1。当Wa＜Wa_th时，会将辅助允许标记Fa设置为0(步骤S243和S244)。通过该操作，在其中Wa＞Wa_th(辅助允许标记Fa＝1)的情形中，会由马达34执行功率辅助。在其中Wa≤Wa_th(辅助允许标记Fa＝0)的情形中，会停止马达34的功率辅助。

图16A至16F是显示在实施例中使用辅助控制的情形下各种行为的时间图。在图16B至16D和图16F中，在加速请求时基于加速请求施加辅助功率的传统技术也显示为将被比较的对象。使用交替的长线和虚线显示了传统技术的行为。

如图16A所示，当加速器位置改变并且开始加速时，扭矩和升压压力的目标值会依照加速请求增大，如图16B和16C所示。如图16E所示，目标涡轮机功率增大，并且实际涡轮机功率会在目标涡轮机功率之后升高。这该情形下，会计算目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差(图16E中的阴影部分)并且将它用作马达34的辅助功率。通过执行辅助控制，实际扭矩和升压压力就会增大，从而跟踪目标值，并且实现加速的改进。此后，当实际涡轮机相对于目标涡轮机功率充分增大时，辅助功率设置为零，并且停止马达34的功率辅助。节气门位置是回落至平稳值。

在这种情形下，节气门位置是由目标进气压力和实际升压压力之间的压力比(＝目标进气压力/实际升压压力，对应于节气门下游压力和节气门上游压力之比)和目标气流速率计算得来的。在其中过渡时实际升压压力低于平稳值时，压力比变得低于平稳值。因此，节气门位置设置成较大的角度来补偿升压压力的不足量，从而改善加速性能(过渡响应)。当实际升压压力变得接近平稳值时，节气门位置自动收敛至平稳状态中的值。

在传统的控制中，并不执行目标涡轮机功率和实际涡轮机功率等之间的比较，并且辅助功率是基于加速器位置和增加比计算得来的。因此，辅助功率几乎与加速请求联锁。于是就不能由辅助功率获得足够的加速性能，此外，没有减小与升压压力的增大相关的辅助功率的装置，这样就会继续其中给出大体上不需要的辅助功率的状态。相对于节气门位置，开口速度会受到控制，但是并没有通过如图16D中交替的长线和虚线所示过调节节气门位置而对提高加速性能的控制。节气门位置仅仅与加速器位置联锁。因此，就会减缓扭矩的升高，如图16B中交替的长线和虚线所示，并且就不会获得过渡特征中足够的改进。此外，还存在升压压力过调节的风险，如图16C中交替的长线和虚线所示。

通过如上详细描述的实施例，可以获得下列良好的效果。

辅助功率是基于目标涡轮机功率和涡轮增压器30中的实际涡轮机功率之间的功率差计算得来的，并且马达34的功率辅助可以通过计算的辅助功率进行控制。因此，通过将目标涡轮机功率的不足量用作辅助量，就可以执行无浪费的高效辅助控制。因为辅助功率是通过功率的比较计算得来的，所以同使用其它参数例如升压压力计算辅助功率的情形相比，可以执行更加直接的辅助控制并且具有更高的响应。因此，就可以适当地控制马达34为轴33提供的功率辅助，此外，可以提高燃料消耗、驱动性能等。

因为目标涡轮机功率是基于用于发动机的扭矩控制(气流速率控制)的目标气流速率计算得来的，所以可以联锁地控制节气门14(气流速率调整装置)和马达34(功率辅助装置)，并且可以提高扭矩控制的精确性。因此，就不会发生发动机输出等的过量和缺乏，并且可以进一步提高驱动性能。

通过使用电涡轮模型M10作为表示涡轮增压器30中功率流动的物理模型，可以通过涡轮模型的反演模型(中间冷却器、压缩机和轴的反演模型)计算出目标涡轮机功率，并且可以通过涡轮模型的正演模型(涡轮机的正演模型)计算出实际涡轮机功率。因此，就能够以高精确性计算出目标涡轮机功率和实际涡轮机功率，并且可以提高功率辅助控制的精确性。

本发明并不限于前述实施例的说明并且可以如下执行。

虽然在前述实施例中目标涡轮机功率是基于目标升压压力和目标气流速率计算得来的(参见图2)，但是它还可以使用实际气流速率代替目标气流速率并且基于目标升压压力和实际气流速率计算目标涡轮机功率。特别地，在这种情形下，在图2的控制框图中，目标升压压力和实际气流速率被输入目标涡轮机功率计算单元81中。实际气流速率是实际穿过压缩机叶轮的空气的体积(实际压缩机经过的气流速率)并且可以基于气流计41的检测值计算得出。或者，实际气流速率可以基于每次的发动机运行状况使用基于适应等初步生成的图谱进行估算，或是可以通过使用模型估算。

图17A至17D是显示在使用实际气流速率计算目标涡轮机功率的情形下控制行为的时间图。在图17B至17D中，为了进行比较，以交替的长线和短虚线显示了使用目标气流速率的情形下目标涡轮机功率、辅助功率和节气门位置的行为(前述实施例中的控制行为)。

如图17A所示，实际气流速率中的变化滞后于目标气流速率中的变化。因此，在基于实际气流速率计算目标涡轮机功率的情形下，与基于目标气流速率计算目标涡轮机功率的情形相比，目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差会减小(图17B)。因此，辅助功率就会由于减小量而降低，并且可以减小功率辅助时的能量消耗(马达驱动的电池功率的消耗量)。辅助功率的减小量由气流速率控制的气流速率增大量补偿，并且可以保证加速性能(增压器特征)。

在实施例中，会计算涡轮增压器30的目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差，并且可以基于功率差计算出马达辅助量。配置可以改变以计算涡轮增压器30的目标压缩机功率和实际压缩机功率之间的功率差，并且可以基于功率差计算出马达辅助量。

在实施例中，辅助功率计算为马达34的辅助量并且马达34被驱动以实现计算的辅助功率。或者，可以使用另一种配置，其中涡轮机旋转速度被计算为辅助量并且控制马达34的驱动从而实现涡轮机旋转速度。

在实施例中，使用电涡轮模型执行辅助控制单元80中涡轮机功率(目标涡轮机功率和实际涡轮机功率)的计算。可以将该方法改变为另一种方法。例如，可以使用图谱计算来计算目标涡轮机功率和实际涡轮机功率。

虽然在实施例中，目标升压压力是基于从扭矩基本控制单元70中的目标扭矩计算的目标气流速率而计算得来的(图2)，但是，目标升压压力也可以直接由目标扭矩计算而来。

虽然在实施例中，实际升压压力是从升压压力传感器12的检测值获得的，并且目标节气门位置是通过使用实际升压压力计算得来的，或者，可以通过估算获得实际升压压力并且通过使用估算值计算目标节气门位置。具体地，可以使用参见图4描述的涡轮模型并且作为模型的输出获得的升压压力可以用作实际升压压力的估算值。

第二实施例

图18是发动机控制系统的总体示意性配置图。对与第一实施例中相同的部件指定了相同的参考数字并且不再重复描述。相同操作的描述也将不再重复。

在进气管11中，辅助电压缩机38配设在涡轮增压器30的压缩机上游侧上。吸入空气通过辅助压缩机38在涡轮增压器30的上游侧压缩。辅助压缩机38使用马达38a作为驱动源。当马达38a由来自电池(未显示)的电源驱动时，辅助压缩机38进行操作。即，不同于涡轮增压器30，辅助压缩机38使用不同于排气的功率作为它的功率源。

发动机ECU 50确定与扭矩基本控制联锁的辅助压缩机38(马达38a)的控制量。因此，当车辆加速时，会给予涡轮增压器30辅助功率(辅助功率)来尽可能快地获得期望的升压压力。即，发动机ECU 50基于依照目标扭矩计算的目标升压压力计算目标辅助功率、目标功率辅助定时等，并且将计算结果输出给马达ECU 60。马达ECU 60从发动机ECU 50接收信号，在考虑到马达效率等的情况下执行预先确定的计算处理并且控制将供给辅助压缩机38的马达38a的功率。

接下来将参见图19描述第二实施例中发动机ECU 50的控制的概况。图19是显示发动机ECU 50的功能的控制框图。

图19中所示系统具有作为主要功能的扭矩基本控制单元170来基于驾驶员请求的目标扭矩计算目标节气门位置和辅助控制单元180来计算指示给马达ECU 60的辅助压缩机38(马达38a)的辅助功率。下文将描述控制单元170和180的细节。

在扭矩基本控制单元170中，目标扭矩计算单元171基于加速器位置和发动机转速计算目标扭矩，并且目标气流速率计算单元172基于目标扭矩和发动机转速计算目标气流速率。目标气流速率对应于实现驾驶员请求的目标扭矩所需的气流速率。目标进气压力计算单元173基于目标气流速率和发动机转速计算目标进气压力(节气门下游侧的目标压力)，并且目标升压压力计算单元174基于目标气流速率和发动机转速计算目标升压压力(节气门上游侧的目标压力)。目标节气门位置计算单元175基于目标气流速率、目标进气压力、目标升压压力、实际升压压力和经过节气门的进气温度计算目标节气门位置。在这种情形下，会使用目标气流速率[g/rev]来计算目标进气压力和目标升压压力。为了计算目标节气门位置，会使用单位时间的目标气流速率[g/sec]，单位时间的目标气流速率是通过使用发动机速度转换目标气流速率[g/rev]而获得的。

在这种情形下，可以基于计算经过节气门的气流速率Ga的下列基本等式计算目标节气门位置。

Ga＝f(Thr)×Pb/√T×f(Pm/Pb)

在上述等式中，Thr表示节气门位置，Pb表示节气门上游压力，Pm表示节气门下游压力，并且T表示吸入空气温度。在第二实施例中，基本等式中经过节气门的气流速率Ga替换为目标气流速率，节气门位置Thr替换为目标节气门位置，节气门上游压力Pb替换为实际升压压力，节气门下游压力Pm替换为目标进气压力，并且目标节气门位置是基于目标气流速率、实际升压压力、目标吸入空气压力等计算得来的。

另一方面，在辅助控制单元180中，目标功率计算单元181基于扭矩基本控制单元170中计算的目标气流速率和目标升压压力计算目标压缩机功率。实际功率计算单元182基于排气信息计算实际压缩机功率。功率差计算单元183计算目标压缩机功率和实际压缩机功率之间的功率差。

压力损失计算单元184基于发动机转速和实际进气压力计算进气管例如空气过滤器、辅助压缩机38等上游部分中发生的压力损失量。此时，压力损失量是通过使用例如图20中所示的关系计算得来的。在图20中，实际进气压力或发动机转速越高，所计算的压力损失量就越大。实际进气压力是由进气压力传感器17检测到的进气压力(节气门下游压力)。

目标压缩机上游压力计算单元185基于由功率差计算单元183计算的功率差和由压力损失计算单元184计算的压力损失量计算出目标压缩机上游压力。目标压缩机上游压力是在涡轮增压器30的压缩机叶轮31的入口处的目标压力(目标压缩机输入压力)并且是通过使用例如图21中所示的关系计算得来的。在图21中，功率差越大，所计算的目标压缩机上游压力就越大。压力损失量越大，所计算的目标压缩机上游压力就越低。

辅助功率计算单元186基于计算的目标压缩机上游压力和排气功率计算辅助功率并且向马达ECU 60输出辅助功率(马达指令值)。在这种情形下，辅助功率是通过使用例如图22中所示的关系计算得来的。在图22中，目标压缩机上游压力越高或者排气功率越高，所计算的辅助功率就越高。排气功率是基于排气特征例如排气流速、排气压力和排气温度计算得来的。

这该情形下，辅助压缩机38的辅助功率计算为实际压缩机功率对于目标压缩机功率的不足量。即，压缩机功率不足量由辅助压缩机38的功率辅助补偿。辅助控制单元180还通过将功率用作统一参数来计算辅助量。因为涡轮系统的马达ECU 60的指令值是马达输出，所以希望计算辅助功率量。

在计算辅助功率时，希望基于马达38a的性能和操作状态、发动机操作状态等校正辅助功率并且设置上限保护。在第二实施例中，辅助功率的上限值是通过将马达温度作为参数并且通过上限值使辅助功率的上限受到保护。

在实施例中，压缩机功率(目标压缩机功率和实际压缩机功率)是通过使用涡轮模型在辅助控制单元180中计算得来的。下文将描述详情。图23是显示涡轮模型M10的控制框图。在图23中，涡轮模型还包括配设有涡轮增压器30的中间冷却器37。

在图23中，涡轮机叶轮32、轴33、压缩机叶轮31和中间冷却器37分别被模型化为涡轮机模型M11、轴模型M12、压缩机模型M13和中间冷却器模型M15。除涡轮增压器的部分模型，还配设了其中考虑到排气等延迟的排气管模型M16和其中考虑到进气等延迟的进气管模型M17。

在涡轮机模型M10中，通过基于增压原理使用能量(功率)的流动作为统一参数设计了涡轮机模型M11、轴模型M12和压缩机模型M13，从而提高了在重用模型时的方便性(可重用性)。换句话说，模型一旦设计，就可以很容易地应用到另一个系统中。基于模型，就可以很容易地执行具有高冗余和电子化的增压器的建模，并且可以实现具有高的总体通用性的模型。

图19的辅助控制单元180中的目标功率计算单元181和实际功率计算单元182是基于涡轮模型M10设计的，并且单元181和182的概况显示为图24中的控制框图。目标功率计算单元181通过涡轮模型M10的反演计算(反演模型)计算目标压缩机功率Lc_t，并且实际功率计算单元182通过涡轮模型M10的正演计算(正演模型)计算实际压缩机功率Lc_r。

简而言之，目标功率计算单元181通过使用图23中压缩机模型M13和中间冷却器模型M15的反演模型，并且通过使用目标升压压力Pth_t(目标节气门上游压力)和目标气流速率Ga_t作为主计算参数，即可计算目标压缩机功率Lc_t。在这种情形下，特别地，在中间冷却器反演模型中，由使用基于实际机器数据的图谱(图8)，可以基于目标升压压力Pth_t计算出目标增压温度Tth_t。通过利用图5的反演模型(中间冷却器压力损失模型)和图6的反演模型(冷却效应模型)形成反算表达式，就可以基于目标升压压力Pth_t(目标节气门上游压力)和目标增压温度Tth_t(目标节气门上游温度)以及目标气流速率Ga_t、外部空气温度Ta(压缩机上游温度)和大气压Pa(压缩机上游压力)计算出目标压缩机下游压力Pc_out_t。

实际功率计算单元182以与涡轮模型的计算次序类似的方式通过排气管模型、涡轮机模型(正演模型)和轴模型(正演模型)计算出排气的实际压缩机功率Lc_r。即，实际涡轮机功率Lt_r是使用等式(1)利用在排气管模型中计算的发动机10的排气参数(排气流速mg、涡轮机上游压力Ptb_in、涡轮机下游压力Ptb_out、涡轮机上游温度Ttb_in和涡轮机绝热效率ηg)计算得来的。另外，通过使实际涡轮机功率Lt_r与功率转换效率ηt相乘，可以计算出实际压缩机功率Lc_r。

功率差计算单元183计算目标压缩机功率Lc_t和如上所述计算的实际压缩机功率Lc_r之间的功率差(＝Lc_t-Lc_r)。在目标压缩机上游压力计算单元185和后面阶段的辅助功率计算单元186(参见图19)中，基于功率差，可以计算出目标压缩机上游压力和请求辅助功率。此后，向马达ECU 60输出辅助功率信号(马达指令值)。

现在将参见流程图描述发动机ECU 50执行的处理流程。

在图25中所示的辅助功率计算例程中，首先基于通过使用下面将描述的图26的子例程得到的涡轮模型的反演模型计算出目标压缩机功率(步骤S1210)。接下来，通过使用下面将描述的图27的子例程，基于涡轮模型的正演模型计算实际压缩机功率(步骤S1220)。通过从目标压缩机功率中减去实际压缩机功率，可以计算得到功率差(步骤S1230)。通过使用下面将描述的图28的子例程，就可以确定是否需要执行功率辅助(步骤S1240)。

在图26所示的目标压缩机功率计算子例程中，读取目标升压压力和目标气流速率(步骤S1211)。随后，例如，通过使用图8的关系，可以基于目标升压压力计算目标增压温度(步骤S1212)。此后，通过使用中间冷却器的反演模型，可以在考虑到中间冷却器中的压力损失和冷却效应的情况下计算出目标压缩机下游压力(步骤S1213和S1214)。通过使用压缩机的反演模型计算出目标增压器能量，并且通过使用例如图9的关系计算出压缩机效率(步骤S1215和S1216)。由目标增压器能量和压缩机效率计算出目标压缩机功率(步骤S1217)。

图27所示的实际压缩机功率计算子例程是由排气管模型部分、涡轮机模型部分和轴模型部分构成的。在排气管模型部分中，排气流速是在考虑到由气流计41测量作为进入涡轮机的排气流速的气流速率的反射延迟的情况下计算得来的(步骤S1221)。基于排气流速，可以计算出排气特征(涡轮机上游/下游侧的压力和温度)(步骤S1222)。涡轮机模型部分计算涡轮机绝热效率ηg(步骤S1223)并且基于排气参数例如排气流速、排气压力和排气温度和涡轮机绝热效率ηg计算实际涡轮机功率(步骤S1224)。另外，轴模型部分基于实际涡轮机功率和功率转换效率计算出实际压缩机功率(步骤S1225)。

接下来，在图28中所示的辅助确定例程中，通过使用例如图20中的关系计算在进气管上游部分例如空气过滤器中发生的压力损失量(步骤S1241)。随后，通过使用例如图21中的关系基于压缩机功率的偏差(功率差)和压力损失量计算出目标压缩机上游压力(步骤S1242)。通过使用例如图25中的关系基于目标压缩机上游压力和排气功率计算出辅助功率Wa(步骤S1243)。另外，可以为辅助功率Wa适当地设置基于马达特征和马达温度的上限保护(步骤S1244)。

此后，就可以确定辅助功率Wa是否大于预定值Wa_th(步骤S1245)。当Wa＞Wa_th时，会将辅助允许标记Fa设置为1。当Wa≤Wa_th时，会将辅助允许标记Fa设置为0(步骤S1246和S1247)。通过该操作，在其中Wa＞Wa_th(辅助允许标记Fa＝1)的情形中，会由辅助压缩机38的马达38a执行功率辅助。在其中Wa≤Wa_th(辅助允许标记Fa＝0)的情形中，会停止马达38a的功率辅助。

图29A至29F显示了在第二实施例中使用辅助控制的情形下各种行为的时间图。

如图29A所示，当加速器位置改变并且开始加速时，目标扭矩会依照加速请求而增大，并且与该增大相配合，目标升压压力会增大，如图29B中所示。如图29C所示，目标压缩机功率增大，并且实际压缩机功率会在目标压缩机功率之后升高。这该情形下，会计算出目标压缩机功率和实际压缩机功率之间的功率差，如图29D所示。基于该功率差，可以计算出辅助压缩机38(马达38a)的辅助功率，如图29E中所示。通过执行辅助控制，升压压力就会增大，从而跟踪目标值，如图29F中所示，并且实现加速性能的改进。同时，就能够可靠地获得驾驶员请求的目标扭矩。此后，当实际压缩机功率相对于目标压缩机功率充分地增大时，辅助功率被设置为零。在图29F中，通过虚线显示了在其中没有给出功率辅助的情形中实际升压压力的行为。应当理解，实际升压压力中的增大滞后很多。

如图29F中所示，不管是否出现功率辅助，实际升压压力都会增大从而尽可能迅速地跟随目标值直至它在升压压力增大时达到参考压力(大气压)。此后，升压压力增大比很大程度上根据是否存在功率辅助而变化。

通过如上详细描述的实施例，可以获得下列良好的效果。

辅助功率是基于涡轮增压器30中目标压缩机功率和实际压缩机功率之间的功率差计算得来的，并且辅助压缩机38(马达38a)的功率辅助可以通过计算的辅助功率进行控制。因此，通过将目标压缩机功率的不足量用作辅助量，就可以执行无浪费的高效辅助控制。因为辅助功率是通过功率的比较计算得来的，所以同使用其它参数例如升压压力计算辅助功率的情形相比，可以执行更加直接的辅助控制并且具有更高的响应。因此，就可以适当地控制在涡轮增压器30的压缩机上游侧上配设的辅助压缩机38的功率辅助，此外，可以提高燃料消耗、驱动性能等。

特别是，目标压缩机上游压力(辅助压缩机38和压缩机叶轮31之间的目标压力)是基于目标压缩机功率和实际压缩机功率之间的功率差计算得来的，并且辅助功率是基于计算的目标压缩机上游压力计算得来的，这样就可以将压缩机叶轮31的上游压力(压缩机输入压力)控制为适应于功率差的压力。因此，就可以实现不会过量或不足的适当的功率辅助。

因为目标涡轮机功率是基于用于发动机的扭矩控制(气流速率控制)的目标气流速率计算得来的，所以可以联锁地控制节气门14(气流速率调整装置)和辅助压缩机38(辅助增压装置)，并且可以提高扭矩控制的精确性。因此，可以防止发动机输出变得过量或不足并且可以进一步提供驱动性能等。

通过使用电涡轮模型M10作为表示涡轮增压器30中功率流动的物理模型，就可以使用涡轮模型的反演模型(中间冷却器和压缩机的反演模型)计算出目标压缩机功率，并且可以通过涡轮模型的正演模型(涡轮机和轴的正演模型)计算出实际压缩机功率。因此，就能够以高精确性计算出目标压缩机功率和实际压缩机功率，并且可以提高功率辅助控制的精确性。

通过使用与涡轮增压器30分离的辅助压缩机38作为辅助增压装置，不需要对现有的涡轮系统进行大量的改动或改造，就可以设计出优选的功率辅助增压系统。

本发明并不限于实施例的说明并且可以如下执行。

虽然在第二实施例中，辅助压缩机38(辅助增压装置)配设在进气管11中涡轮增压器30的压缩机上游侧，但是代替该配置，辅助压缩机(辅助增压装置)可以配设在涡轮增压器30的压缩机下游侧上。在这种情形下，目标压缩机下游压力(压缩机输出侧的目标压力)是基于目标压缩机功率和实际压缩机功率之间的功率差计算得来的，并且辅助功率是基于目标压缩机下游压力计算得来的。因此，可以将压缩机叶轮31的下游压力(压缩机输出压力)控制为适应功率差的压力，并且可以实现不过多或不足的适当的功率辅助。

在实施例中，会计算出涡轮增压器30的目标压缩机功率和实际压缩机功率之间的功率差，并且可以基于该功率差计算出马达辅助量。配置可以改变以计算涡轮增压器30的目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差，并且可以基于功率差计算出马达辅助量。

在实施例中，辅助功率计算作为辅助压缩机38的辅助量，并且辅助压缩机38(马达38a)被驱动以实现辅助功率。或者，可以使用一种配置，其中压缩机旋转速度计算作为辅助量并且控制辅助压缩机38(马达38a)的驱动从而实现压缩机旋转速度。

在实施例中，使用涡轮模型执行辅助控制单元180中压缩机功率(目标压缩机功率和实际压缩机功率)的计算。可以将该方法改变为另一种方法。例如，可以使用图谱计算来计算目标压缩机功率和实际压缩机功率。

虽然在前述第二实施例中，目标升压压力是基于从扭矩基本控制单元170中的目标扭矩计算的目标气流速率而计算得来的(图19)，但是，目标升压压力也可以直接由目标扭矩计算而来。

虽然在实施例中，实际升压压力是从升压压力传感器12的检测值获得的，并且目标节气门位置是通过使用实际升压压力计算得来的，可替换的是，可以通过估算获得实际升压压力并且通过使用估算值计算目标节气门位置。具体地，可以使用参见图23描述的涡轮模型并且作为模型的输出获得的升压压力可以用作实际升压压力的估算值。

代替基于目标压缩机功率和实际压缩机功率之间功率差计算目标压缩机上游压力(辅助压缩机38和压缩机叶轮31之间的目标压力)的配置，可以使用基于发动机运行状况等计算目标压缩机上游压力的配置。辅助功率是基于目标压缩机上游压力计算得来的。在这种情形下，使用传感器等测量实际压缩机上游压力，并且可以执行反馈控制，这样测量值就会变为目标压缩机上游压力。使用该配置，就可以将压缩机上游压力控制为期望压力。因此，就可以实现不会过量或不足的适当的功率辅助。

使用该配置，在计算辅助功率时，可以将压力损失量(在进气管上游部分发生的压力损失量)和排气功率添加作为计算参数。

通过实际升压压力和预先确定的参考压力之间的比较，可以确定辅助压缩机38的辅助定时。特别地，可以确定实际升压压力是否已经达到预先确定的参考压力。在确定实际升压压力是否已经达到参考功率之前，可以停止辅助压缩机38的功率辅助。“参考压力”是例如大气压。即，在升压压力升高时，不管是否存在功率辅助，实际升压压力都会迅速升高从而跟随目标值直至它达到参考压力(大气压)。此后，升压压力增大比很大程度上根据是否存在功率辅助而变化。因此，可以说，大体上不需要功率辅助直至实际升压压力达到参考压力(大气压)。因此，通过停止功率辅助直至实际升压压力达到如上所述的参考压力，就可以减少功率辅助的能量消耗。

第三实施例

图30是发动机控制系统的总体示意性配置图。

在图30所示的发动机210中，活塞212容纳在气缸体211中，并且燃烧室214由气缸内壁、活塞212和气缸盖213界定。在气缸盖213中布置有电控燃料喷射阀215。高压燃料从共轨216供应到燃料喷射阀215，并且燃料通过燃料喷射阀215的打开操作喷射到燃烧室214中。虽然未显示，但是系统具有用于将燃料箱中的燃料压力输送到共轨216中的燃料泵。燃料泵燃料排放量是基于传感器等检测的共轨中的压力(燃料压力)而进行控制的。

为进气口布置了进气门217，并且为排气口布置了排气门218。进气管221连接到进气口上，并且中间冷却器237布置在进气管221中缓冲箱222的上游侧。对于缓冲箱222，配设了用于检测进气管压力(也是后面将描述的涡轮增压器的升压压力)的进气压力传感器223。排气管224连接到排气口上。

涡轮增压器230布置在进气管221和排气管224之间。涡轮增压器230具有配设用于进气管221的压缩机叶轮231和配设用于排气管224的涡轮机叶轮232。压缩机叶轮231和涡轮机叶轮232连接到轴233上。轴233配设有马达(电动机)234作为功率辅助装置。马达234通过从电池(未显示)供应的功率操作并且辅助轴233的旋转。马达234配设有温度传感器235来检测马达温度。

在涡轮增压器230中，涡轮机叶轮232被排气管224中流动的排气旋转。旋转力经由轴233传递到压缩机叶轮231上。通过压缩机叶轮231，在进气管221中流动的吸入空气被压缩并且执行增压。在涡轮增压器230中增压的空气由中间冷却器237冷却，并且此后，向下游侧供给冷却空气。通过使用中间冷却器237冷却吸入空气，可以提高吸入空气的充气效率。

未显示的空气过滤器配设在进气管221的最上部。在空气过滤器的下游侧上，配设了用于检测进气气流速率的气流计225和由步进电机驱动的节气门226。另外，控制系统具有多个传感器例如曲柄角度传感器227用于输出在发动机210旋转的每个预先确定的曲柄角度处(例如，每隔30摄氏度)的矩形曲柄角信号、加速器位置传感器228用于检测加速踏板的行程量(加速器位置)和大气压传感器229用于检测大气压。

在排气管224中涡轮增压器230的涡轮机下游侧上配设了其中具有NOx吸收剂的催化剂装置241。另外，EGR路径242配设在进气管221中涡轮增压器230的压缩机上游侧和排气管224中催化剂装置241的下游之间。在EGR路径242的中点，布置有由发动机冷却水等冷却EGR气体的EGR中间冷却器243和由步进电机驱动的EGR控制阀244。

如已知的那样，发动机ECU(电控单元)250是通过使用微型计算机作为包括CPU、ROM和RAM的主体而构成的。通过执行存储在ROM中上各种控制器程序，发动机ECU 250可以依照发动机操作状态来执行发动机210上各种控制。特别地，多种检测信号从上述各个传感器输入发动机ECU 250中。发动机ECU 250基于输入的各个检测信号计算燃料喷射量、节气门控制量、EGR控制量、燃料压力控制量等，并且基于计算的量，控制燃料喷射阀215、节气门226、EGR控制阀244、燃料泵等的驱动。

在实施例中，对燃料喷射量控制执行所谓的扭矩基本控制以通过使用发动机210中生成的扭矩作为参考来将燃料喷射量控制为目标值。简要地，发动机ECU 250基于加速器位置传感器228的检测信号计算目标扭矩(所需扭矩)，计算满足目标扭矩的目标燃料喷射量，并且响应基于目标燃料喷射量的控制指令来控制燃料喷射阀215的驱动。

发动机ECU 250确定与扭矩基本控制联锁的涡轮增压器230的马达234的控制量，这样在加速时就可以向涡轮增压器230添加辅助功率并且能够尽可能快地获得期望的升压压力。特别地，发动机ECU 250基于依照目标扭矩计算的目标燃料喷射量和目标升压压力计算目标辅助功率、功率辅助定时等并且向马达ECU 260输出计算结果。马达ECU 260从发动机ECU 250接收信号，在考虑到马达效率等的情况下执行预先确定的计算处理并且控制将供给马达234的功率。

接下来将参见图31描述实施例中发动机ECU 250的控制的概况。图31是显示发动机ECU 250的功能的控制框图。

图31中所示的系统具有作为主要功能的扭矩基本控制单元270来基于驾驶员请求的目标扭矩计算目标燃料喷射量和辅助控制单元280来计算指示给马达ECU 260的马达234的辅助功率。下文将描述控制单元270和280的细节。

在扭矩基本控制单元270中，目标扭矩计算单元271基于加速器位置和发动机转速计算目标扭矩，并且目标燃料喷射量计算单元272基于目标扭矩和发动机转速计算目标燃料喷射量。目标燃料喷射量对应于实现驾驶员请求的目标扭矩所需的燃料量。最终喷射量计算单元273基于目标燃料喷射量和实际吸入空气压力计算最终喷射量。在这种情形下，会基于实际吸入空气压力等设置排烟保护(用于设置容许范围中烟生成量的上限值)。通过排烟保护，可以保护目标燃料喷射量的上限，并且确定最终燃料喷射量。实际吸入空气压力越高，排烟保护设置得越大。通过排烟保护的设置，可以实现目标扭矩而同时抑制烟的生成。实际进气压力是由进气压力传感器223检测到的进气压力(由涡轮增压器生成的升压压力)。

目标升压压力计算单元274基于目标燃料喷射量和发动机转速计算目标升压压力。

另一方面，在辅助控制单元280中，目标涡轮机功率计算单元281基于从图等中计算的目标气流速率和由扭矩基本控制单元270计算的目标升压压力计算出目标涡轮机功率。目标气流速率是依照目标升压压力基于由气流计225实际测量的气流速率计算得来的。代替图谱计算，也可以通过使用模型通过估算计算出目标气流速率。实际涡轮机功率计算单元282基于排气信息计算实际涡轮机功率。功率差计算单元283计算目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差。辅助功率计算单元284基于计算的功率差计算辅助功率并且向马达ECU 260输出辅助功率。

这该情形下，马达234的辅助功率计算为实际涡轮机功率对于目标涡轮机功率的不足量。即，涡轮机功率的不足量是由马达辅助功率补偿的。在辅助控制单元280中，也通过使用功率作为统一参数计算出马达辅助量。因为现有的电涡轮系统的马达ECU 260的指令值是马达输出，所以希望计算马达辅助功率量。

在计算辅助功率时，希望基于马达234的性能和操作状态、发动机操作状态等校正辅助功率或设置上限保护。在实施例中，辅助功率的上限值是通过将马达温度(温度传感器235的检测值)作为参数并且通过上限值使辅助功率的上限受到保护。

功率差计算单元283计算如上所述计算的目标涡轮机功率Lt_t和实际涡轮机功率Lt_r之间的功率差(功率差＝Lt_t-Lt_r)，并且由功率差计算请求辅助功率Wa。上限保护、EGR校正等会在请求辅助功率Wa上适当地执行。此后，向马达ECU 260输出辅助功率信号(马达指令值)。

现在将描述发动机ECU 250的计算处理流程。与第一实施例和第二实施例中相同的处理的说明将不再重复。

如图32所示，基本例程具有燃料喷射量计算例程(步骤S2100)和辅助功率计算例程(步骤S2200)。图33显示了燃料喷射量计算例程的详情。

在图33所示的燃料喷射量计算例程中，首先读取加速位置的检测值(步骤S2101)并且基于加速器位置和发动机转速计算出目标扭矩(步骤S2102)。基于目标扭矩和发动机转速计算出目标燃料喷射量(步骤S2103)并且基于目标燃料喷射量和发动机转速计算出目标升压压力(步骤S2104)。此后，基于实际进气压力(实际升压压力)、燃料压力和其它发动机运行状况设置排烟保护(步骤S2105)。最后，通过使用排烟保护作为上限值，计算出最终喷射量(步骤S2106)。

图34A至34F是显示在实施例中使用辅助控制的情形下各种行为的时间图。

如图34A所示，当加速器位置改变并且开始加速时，目标扭矩依照加速请求增大，如图34B所示。与增大相配合，目标燃料喷射量会增大，如图34D所示。此时，目标升压压力会增大，如图34C所示。实际燃料喷射量在依照实际升压压力中的变化调节时(排烟保护)发生改变。目标涡轮机功率增大，如图34E所示，并且实际涡轮机功率会在目标涡轮机功率增大之后增大。这该情形下，会计算目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差(图34E中的阴影部分)并且将它用作马达234的辅助功率。通过以该方式执行辅助控制，实际扭矩和升压压力就会增大，从而跟踪目标值，并且实现加速性能的改进。此后，当实际涡轮机功率相对于目标涡轮机功率充分增大时，辅助功率设置为零，并且停止马达234的功率辅助。此时，目标涡轮机功率和实际涡轮机功率之间的功率差就变为零或非常小。在其中大体上不需要功率辅助的状态中，就会抑制功率辅助的执行。

在如上详细描述的实施例中，可以获得下列良好的效果。

通过如上所述控制功率辅助，可以提高实际升压压力的响应。因此，可以放宽基于实际升压压力执行的燃料喷射量的调节(排烟保护)，并且可以增加用于加速请求等的燃料。因此，在给出加速请求时可以获得良好的加速响应。

在基于从目标扭矩计算的目标燃料喷射量执行的发动机扭矩控制(燃料喷射量控制)的配置中，与目标燃料喷射量类似，目标涡轮机功率是基于从目标扭矩计算的目标气流速率计算得来的。因此，可以联锁地控制燃料喷射阀215(燃料喷射装置)和马达234(功率辅助装置)，并且提高扭矩控制的精确性。因此，可以防止发动机输出变得过量或不足并且可以进一步提供驱动性能等。

Claims (29)

1.一种用于具有增压器的内燃机的控制器，所述控制器应用于内燃机(10)，所述内燃机(10)包括用于通过排气功率对吸入空气增压的增压器(30)和装接在增压器(30)上并且直接辅助增压器(30)的功率的功率辅助装置(34)，所述控制器通过由气流速率调整装置(14)对吸入内燃机(10)中的空气量的调节来控制内燃机(10)的输出扭矩，包括：

基于气流速率信息计算增压器(30)的目标功率的目标功率计算装置(50)；

计算增压器(30)的实际功率的实际功率计算装置(50)；

基于增压器(30)的目标功率和实际功率计算功率辅助装置(34)的辅助量的辅助量计算装置(50)；以及

通过计算的辅助量控制功率辅助装置(34)的辅助控制装置(60)。

2.如权利要求1所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括：

根据对应于驾驶员的请求的目标扭矩计算目标气流速率的装置(50)；以及

由气流速率调整装置(14)基于计算的目标气流速率执行气流速率控制的装置(50)，

其中目标功率计算装置(50)基于目标气流速率计算增压器(30)的目标功率。

3.如权利要求1所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括：

基于对应于驾驶员的请求的目标扭矩计算目标气流速率的装置(50)：

由气流速率调整装置(14)基于计算的目标气流速率执行气流速率控制的装置(50)，以及

在气流速率调整装置(14)执行气流速率控制时通过估算或测量获得在吸入空气路径(11)中实际流动的空气的实际体积的装置(50)，

其中目标功率计算装置(50)基于实际气流速率计算增压器(30)的目标功率。

4.如权利要求2所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括基于目标扭矩计算目标升压压力的装置，

其中目标功率计算装置(50)除计算参数之外还基于气流速率信息和目标升压压力计算增压器(30)的目标功率。

5.一种用于具有增压器的内燃机的控制器，应用于内燃机(10)，所述内燃机(10)具有通过排气功率对吸入空气增压的增压器(30)和装接在增压器(30)上并且直接辅助增压器(30)的功率的功率辅助装置(34)，所述控制器包括：

基于内燃机(10)的操作状态计算增压器(30)的目标功率的目标功率计算装置(50)；

计算增压器(30)的实际功率的实际功率计算装置(50)；

基于增压器(30)的目标功率和实际功率计算功率辅助装置(34)的辅助量的辅助量计算装置(50)；以及

通过计算的辅助量控制功率辅助装置(34)的辅助控制装置(60)。

6.如权利要求1所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括通过估算或测量获得内燃机(10)排气的排气参数的装置(50)，

其中实际功率计算装置(50)基于排气参数计算增压器(30)的实际功率。

7.如权利要求1所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，所述控制器应用于内燃机(10)，所述内燃机(10)使用具有由排气功率旋转的涡轮机叶轮(32)的涡轮增压器(30)和经由轴(33)连接到涡轮机叶轮上的压缩机叶轮(31)，所述轴(33)配设有电动机(34)作为功率辅助装置(34)，并且内燃机(10)通过由压缩机叶轮(31)的旋转来压缩吸入空气执行增压，

其中使用涡轮增压器(30)的部件的涡轮模型(M10)，所述涡轮模型表示从涡轮机叶轮(32)到压缩机叶轮(31)的功率的流动，

实际功率计算装置(50)通过在涡轮模型中至少使用涡轮机叶轮的涡轮机模型(M11)来计算增压器(30)的实际功率，并且

目标功率计算装置(50)通过在涡轮模型中至少使用压缩机轮(31)的压缩机模型(M13)计算增压器(30)的目标功率。

8.如权利要求7所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，实际功率计算装置(50)通过使用排气信息作为输入参数以利用涡轮模型(M10)的前演计算来计算增压器(30)的实际功率，并且目标功率计算装置(50)通过使用升压压力信息和进气信息作为输入参数来利用涡轮模型(M10)的反演计算来计算增压器(30)的目标功率。

9.一种用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，应用于内燃机(10)，所述内燃机(10)具有通过排气功率对吸入空气增压的增压器(30)和在增压器(30)的上游或下游配设的并且以不同于排气的功率作为功率源进行操作的辅助增压装置(38)，所述控制器通过由气流速率调整装置(14)对吸入内燃机(10)的空气的体积的调节来控制内燃机(10)的输出扭矩，所述控制器包括：

基于内燃机(10)的进气气流速率信息计算增压器(30)的目标功率的目标功率计算装置(50)；

计算增压器(30)的实际功率的实际功率计算装置(50)；

基于增压器(30)的目标功率和实际功率计算辅助增压装置(38)的辅助量的辅助量计算装置(50)；以及

通过计算的辅助量控制辅助增压装置(38)的辅助控制装置(60)。

10.如权利要求9所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，还包括：

基于对应于驾驶员的请求的目标扭矩计算目标气流速率的装置(50)；以及

由气流速率调整装置(14)基于计算的目标气流速率执行气流速率控制的装置(50)，

其中目标功率计算装置(50)基于目标气流速率计算增压器(30)的目标功率。

11.如权利要求10所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，还包括：

基于目标气流速率计算目标升压压力的装置(50)；以及

基于目标气流速率和作为计算参数添加的目标升压压力计算增压器(30)的目标功率的装置(50)。

12.如权利要求9所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，辅助量计算装置(50)包括基于增压器(30)的目标功率和实际功率之间的功率差计算在增压器(30)和辅助增压装置(38)之间延伸的进气路径中目标压力的装置(50)，以及基于计算的目标压力计算辅助增压装置(38)的辅助量的装置(50)。

13.如权利要求12所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，目标压力越高，辅助量计算装置(50)就会将辅助增压装置(38)的辅助量增加得更多。

14.如权利要求12所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，还包括计算发生在进气路径(11)中的增压器(30)的上游的压力损失量的装置(50)，

其中辅助量计算装置(50)基于目标压力和作为计算参数添加的压力损失量计算辅助增压装置(38)的辅助量。

15.一种用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，应用于内燃机(10)，所述内燃机(10)具有由排气功率对吸入空气增压的增压器(30)和在增压器(30)的上游或下游配设的并且以不同于排气的功率作为功率源进行操作的辅助增压装置(38)，所述控制器包括：

基于内燃机(10)的操作状态计算增压器(30)的目标功率的目标功率计算装置(50)；

计算增压器(30)的实际功率的实际功率计算装置(50)；

基于增压器(30)的目标功率和实际功率计算辅助增压装置(38)的辅助量的辅助量计算装置(50)；以及

通过计算的辅助量控制辅助增压装置(38)的辅助控制装置(60)。

16.如权利要求9所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，还包括：

通过估算或测量计算内燃机(10)的排气的排气参数的装置(50)，

其中实际功率计算装置(50)基于排气参数计算增压器(30)的实际功率。

17.如权利要求9所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，控制器应用于内燃机(10)，所述内燃机(10)使用具有由排气功率旋转的涡轮机叶轮(32)的涡轮增压器(30)和经由轴(33)连接到涡轮机叶轮(32)上的压缩机叶轮(31)，并且通过压缩机叶轮(31)的旋转来压缩吸入空气执行增压，

其中使用涡轮增压器(30)的部件的涡轮模型(M10)，所述涡轮模型表示从涡轮机叶轮到压缩机叶轮的功率的流动，

实际功率计算装置(50)通过在涡轮模型中至少使用涡轮机叶轮的涡轮机模型(M11)计算装置增压器(30)的实际功率，并且

目标功率计算装置(50)通过在涡轮模型中至少使用压缩机轮的压缩机模型(M13)计算增压器(30)的目标功率。

18.如权利要求17所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，实际功率计算装置(50)通过使用排气信息作为输入参数以利用涡轮模型(M10)的前演计算来计算增压器(30)的实际功率，并且目标功率计算装置(50)通过使用升压压力信息和进气信息作为输入参数以利用涡轮模型(M10)的反演计算来计算增压器(30)的目标功率。

19.一种用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，应用于内燃机(10)，所述内燃机(10)具有通过排气功率对吸入空气增压的增压器(30)和在进气路径中增压器(30)的上游或下游配设的并且以不同于排气的功率作为功率源进行操作的辅助增压装置(38)，所述控制器通过由气流速率调整装置(14)对吸入内燃机(10)的空气的体积的调节来控制内燃机(10)的输出扭矩，所述控制器包括：

计算在增压器(30)和辅助增压装置(38)之间延伸的进气路径中的目标压力的目标压力计算装置(50)；

基于计算的目标压力计算辅助增压装置(38)的辅助量的辅助量计算装置(50)；以及

通过计算的辅助量控制辅助增压装置(38)的辅助控制装置(60)。

20.如权利要求19所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，目标压力计算装置(50)基于内燃机(10)的操作状态计算目标压力，并且目标压力越高，辅助量计算装置(50)就会将辅助增压装置(38)的辅助量增加得越大。

21.如权利要求9所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，辅助增压装置(38)是通过使用不同于排气的功率(38a)作为功率源来压缩吸入空气的辅助压缩机(38)。

22.如权利要求9所述的用于具有增压器(30)的内燃机的控制器，其特征在于，还包括确定实际升压压力是否达到预先确定的参考压力的装置(50)，

其中在确定实际升压压力已经达到参考压力之前停止辅助增压装置(38)的功率辅助。

23.一种用于具有增压器的内燃机的控制器，应用于内燃机(210)，所述内燃机(210)具有通过排气功率对吸入空气增压的增压器(230)和装接在增压器(230)上并且直接辅助增压器(230)的功率的功率辅助装置(234)，所述控制器通过调节燃料喷射装置(215)中的燃料喷射量控制内燃机(210)的输出扭矩，所述控制器包括：

计算增压器(230)的目标功率的目标功率计算装置(250)；

计算增压器(230)的实际功率的实际功率计算装置(250)；

基于增压器(230)的目标功率和实际功率计算功率辅助装置(234)的辅助量的辅助量计算装置(250)；以及

通过计算的辅助量控制功率辅助装置(234)的辅助控制装置(260)。

24.如权利要求23所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括：

基于对应于驾驶员的请求的目标扭矩计算目标燃料喷射量的装置(250)；以及

基于计算的目标燃料喷射量通过燃料喷射装置(215)执行燃料喷射量控制的装置(250)，

其中目标功率计算装置(250)基于目标燃料喷射量计算增压器(230)的目标功率。

25.如权利要求24所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括基于目标燃料喷射量计算目标升压压力的装置(250)，

其中目标功率计算装置(250)基于由内燃机(210)的操作状态计算的目标升压压力和目标气流速率计算增压器(230)的目标功率。

26.如权利要求23所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括通过估算或测量获得内燃机(210)排气的排气参数的装置(250)，

其中实际功率计算装置(250)基于排气参数计算增压器(230)的实际功率。

27.如权利要求23所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，所述控制器应用于内燃机(210)，所述内燃机(210)使用具有由排气功率旋转的涡轮机叶轮(232)的涡轮增压器(230)和经由轴(233)连接到涡轮机叶轮上的压缩机叶轮(231)，所述轴配设有电动机(234)作为功率辅助装置(234)，并且内燃机(210)通过压缩机叶轮(231)的旋转对吸入空气进行压缩来执行增压，

其中使用涡轮增压器的部件的涡轮模型，所述涡轮模型表示从涡轮机叶轮到压缩机叶轮的功率的流动，

实际功率计算装置通过在涡轮模型中至少使用涡轮机叶轮(232)的涡轮机模型计算增压器(230)的实际功率，并且

目标功率计算装置(250)通过在涡轮模型中至少使用压缩机叶轮(231)的压缩机模型计算增压器(230)的目标功率。

28.如权利要求27所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，实际功率计算装置(250)通过使用排气信息作为输入参数以利用涡轮模型的前演计算来计算增压器(230)的实际功率，并且目标功率计算装置(250)通过使用升压压力信息和进气信息作为输入参数以利用涡轮模型的反演计算来计算增压器(230)的目标功率。

29.如权利要求23所述的用于具有增压器的内燃机的控制器，其特征在于，还包括基于增压器(230)调节的实际升压压力调节燃料喷射装置(215)的燃料喷射量从而减少内燃机(210)的排气中包括的烟的数量的装置(250)。

Images