JP2014105597A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、例えば特開２００９−２７５６９１号公報には、安定した燃焼を行うための燃焼制御方法に関する技術が開示されている。この技術では、運転状態等からＰＭ濃度予測値、ＮＯｘ濃度予測値、筒内最大圧力予測値、および図示平均有効圧予測値を推定するための予測モデル式を予め作成し、その予測モデル式により算出される値の許容される範囲を定めた制約条件に基づいて燃焼可能領域マップを作成する。そして、実機運転データから算出された運転ポイントが当該燃焼可能領域マップから外れる方向に相対変位した場合に、燃料噴射量等のパラメータを変化させて燃焼ポイントが相対的に燃焼可能領域内に戻るように制御することとしている。 Conventionally, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-275691 discloses a technique related to a combustion control method for performing stable combustion. In this technique, a prediction model formula for estimating a predicted PM concentration value, a predicted NOx concentration value, a predicted in-cylinder pressure value, and an indicated mean effective pressure predicted value from an operating state or the like is created in advance. A combustible region map is created based on a constraint condition that defines an allowable range of the calculated value. Then, when the operation point calculated from the actual machine operation data is relatively displaced in a direction deviating from the combustible region map, the parameters such as the fuel injection amount are changed so that the combustion point relatively returns into the combustible region. We are going to control it.
上記従来の技術では、予め作成された燃焼可能領域マップの範囲と実機による燃焼ポイントとが比較される。この燃焼可能領域マップは、試運転時に取得した情報に基づいて予め作成されたものであり、実機の経年劣化や機差バラツキにより実際の燃焼可能領域が異なるものになった場合であってもその影響が当該マップに反映されることはない。このため、上記従来の技術では、実機に経年劣化等が生じた場合に、運転状態を誤診断してしまうおそれがあった。 In the above-described conventional technique, the range of the combustible region map created in advance is compared with the combustion point by the actual machine. This combustible area map is created in advance based on the information acquired during the trial run, and even if the actual combustible area differs due to aging deterioration and machine difference variation of the actual machine Will not be reflected in the map. For this reason, in the above-described conventional technique, there is a possibility that the operating state is misdiagnosed when aging deterioration or the like occurs in the actual machine.
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、経年劣化や機差バラツキ等が生じた場合であっても、エミッションやドライバビリティの悪化を安定して抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an internal combustion engine that can stably suppress deterioration in emissions and drivability even when aging deterioration, machine difference variation, or the like occurs. An object of the present invention is to provide a control device.
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置において、
内燃機関の過渡運転時における空気系パラメータの挙動を取得する取得手段と、
前記空気系パラメータに基づいて、噴射系パラメータの目標値を算出する算出手段と、
所定の制約条件を満たす前記噴射系パラメータの凸包を前記空気系パラメータと関連付けて記憶した凸包記憶手段と、
前記目標値と前記凸包の要素の中の当該目標値からの最寄値との距離が所定の閾値よりも大きい場合には前記目標値を前記最寄値に修正する目標値修正制御を行い、前記距離が前記閾値以下の場合には前記目標値を含むように前記凸包を修正し、当該修正凸包を用いた前記目標値修正制御によって次回ステップ或いはそれ以降の前記目標値を修正する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention provides a control device for an internal combustion engine,
Acquisition means for acquiring the behavior of air system parameters during transient operation of the internal combustion engine;
Calculation means for calculating a target value of the injection system parameter based on the air system parameter;
A convex hull storage means for storing a convex hull of the injection system parameter that satisfies a predetermined constraint condition in association with the air system parameter;
When the distance between the target value and the nearest value from the target value among the elements of the convex hull is larger than a predetermined threshold value, target value correction control for correcting the target value to the nearest value is performed. When the distance is equal to or smaller than the threshold, the convex hull is corrected to include the target value, and the target value at the next step or after is corrected by the target value correction control using the corrected convex hull. Control means;
It is characterized by having.
第２の発明は、第１の発明において、
前記目標値のベースマップ値を運転条件ごとに記憶したベースマップ値記憶手段と、
前記修正凸包の境界外となる前記目標値のベースマップ値を、当該修正凸包の前記最寄値によって更新する更新手段と、
を更に備えることを特徴としている。
According to a second invention, in the first invention,
Base map value storage means for storing the base map value of the target value for each driving condition;
Updating means for updating the base map value of the target value outside the boundary of the modified convex hull with the nearest value of the modified convex hull;
Is further provided.
第３の発明は、第２の発明において、
前記凸包から前記修正凸包への変化率が所定の範囲を超える場合に、前記更新手段による前記目標値のベースマップ値の更新を制限する制限手段を更に備えることを特徴としている。
According to a third invention, in the second invention,
When the rate of change from the convex hull to the modified convex hull exceeds a predetermined range, it further comprises a limiting unit that limits the update of the base map value of the target value by the updating unit.
第１の発明によれば、空気系パラメータに基づいて算出された噴射系パラメータの目標値と凸包の要素の中の当該目標値からの最寄値との距離が所定の閾値よりも大きい場合に、当外目標値が最寄値に修正される。また、目標値が所定の閾値以下の場合には、当該目標値を含むように凸包が修正される。凸包と目標値との距離が近い場合には経年劣化や機差によるバラツキの影響が考えられる。本発明によれば、このような場合に当該凸包を修正し、修正凸包を用いた目標値修正制御を制御装置に実行させることができるので、定常状態のみならず過渡状態であっても最適な目標値を算出してエミッションやドライバビリティが悪化する事態を有効に抑制することが可能となる。 According to the first invention, when the distance between the target value of the injection system parameter calculated based on the air system parameter and the nearest value from the target value in the convex hull element is greater than the predetermined threshold value In addition, the extra target value is corrected to the nearest value. When the target value is equal to or smaller than a predetermined threshold value, the convex hull is corrected so as to include the target value. When the distance between the convex hull and the target value is short, the influence of variation due to aging deterioration and machine differences can be considered. According to the present invention, the convex hull can be corrected in such a case, and the target value correction control using the corrected convex hull can be executed. It is possible to effectively suppress the situation where emissions and drivability deteriorate by calculating an optimal target value.
第２の発明によれば、修正凸包の境界外となる目標値のベースマップ値が、当該修正凸包からの最寄値によって更新される。このため、本発明によれば、経年劣化や機差によるバラツキの影響を有効に学習して目標値に反映させることが可能となる。 According to the second invention, the base map value of the target value outside the boundary of the modified convex hull is updated with the nearest value from the modified convex hull. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively learn the influence of variation due to aging and machine differences and reflect it in the target value.
第３の発明によれば、凸包から修正凸包への変化率が所定の範囲を超える場合に、ベースマップ値の更新が制限される。このため、本発明によれば、特異点による誤学習を有効に抑止することが可能となる。 According to the third aspect, when the rate of change from the convex hull to the modified convex hull exceeds a predetermined range, the update of the base map value is restricted. For this reason, according to the present invention, it is possible to effectively suppress erroneous learning due to singular points.
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、実施の形態１及び後述する実施の形態２−３において、本発明の制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。このエンジンシステムに備えられる内燃機関は、ターボ過給機付きのディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）である。エンジンの本体２には４つの気筒が直列に備えられ、気筒ごとにインジェクタ８が設けられている。エンジン本体２には吸気マニホールド４と排気マニホールド６が取り付けられている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine system to which a control device of the present invention is applied in Embodiment 1 and Embodiment 2-3 described later. The internal combustion engine provided in this engine system is a diesel engine with a turbocharger (hereinafter simply referred to as an engine). The
吸気マニホールド４にはエアクリーナ２０から取り込まれた新気が流れる吸気通路１０が接続されている。吸気通路１０にはターボ過給機１４のコンプレッサが取り付けられている。吸気通路１０においてコンプレッサの下流にはインタークーラ２２が備えられ、その下流にはスロットル弁２４が設けられている。
An
排気マニホールド６にはエンジン本体２から出た排気ガスを大気中に放出するための排気通路１２が接続されている。排気通路１２にはターボ過給機１４のタービンが取り付けられている。ターボ過給機１４は可変容量型であって、タービンには可変ノズル１６が備えられている。排気通路１２においてタービンの下流には酸化触媒コンバータ４０とＤＰＦ４２が設けられ、その下流には排気絞り弁４４が設けられている。
The
本エンジンシステムは、排気系から吸気系へ排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置を備えている。ＥＧＲ装置は、吸気通路１０におけるスロットル弁２４の下流の位置と排気マニホールド６とをＥＧＲ通路３０によって接続している。ＥＧＲ通路３０にはＥＧＲ弁３２が設けられている。ＥＧＲ通路３０においてＥＧＲ弁３２の排気側にはＥＧＲクーラ３４が備えられている。
The engine system includes an EGR device that recirculates exhaust gas from the exhaust system to the intake system. In the EGR device, a position downstream of the
本エンジンシステムは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備える。ＥＣＵ５０は、エンジンシステム全体を総合制御する制御装置である。ＥＣＵ５０は、本エンジンシステムが備える各種センサの信号を取り込み処理する。センサはエンジンシステムの各所に取り付けられている。例えば、吸気通路１０におけるスロットル弁２４の下流には過給圧センサ５４が取り付けられている。また、クランク軸の回転を検出する回転数センサ５２や、アクセルペダルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５６なども取り付けられている。ＥＣＵ５０は、取り込んだ各センサの信号を処理して所定の制御プログラムにしたがって各アクチュエータを操作する。ＥＣＵ５０によって操作されるアクチュエータには、インジェクタ８、可変ノズル１６、スロットル弁２４、ＥＧＲ弁３２などが含まれている。なお、ＥＣＵ５０に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。
The engine system includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is a control device that comprehensively controls the entire engine system. The ECU 50 captures and processes signals from various sensors included in the engine system. Sensors are installed in various parts of the engine system. For example, a
本実施の形態においてＥＣＵ５０により実行されるエンジン制御には過給圧制御、ＥＧＲ制御および噴射系制御が含まれる。これらのエンジン制御では、過給圧、ＥＧＲ率及び噴射量に影響する可変ノズル１６、スロットル弁２４、ＥＧＲ弁３２及びインジェクタ８の各操作量が協調制御される。本実施の形態で実行されるエンジン制御は、過渡状態で実行される過渡エンジン制御の方法に特徴を有している。以下、本実施の形態で実行される過渡エンジン制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。
The engine control executed by the
図２のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵ５０により実行される過渡エンジン制御のためのルーチンを示している。このルーチンのステップＳ２では、イグニッション（ＩＧ）がオンにされたかどうか判定される。イグニッションがオンにされるまでは本ステップにて待機状態となり、イグニッションがオンにされたら次のステップＳ４に進む。
The flowchart of FIG. 2 shows a routine for transient engine control executed by the
ステップＳ４では、アクセルペダル開度センサ５６の信号から計算されたアクセルペダル開度の勾配、すなわち、時間微分値Ｐｓが取得される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓは運転者が車両の加速或いは減速を開始したかどうかを判断するための情報として用いられる。
In step S4, the gradient of the accelerator pedal opening calculated from the signal of the accelerator
次のステップＳ６では、ステップＳ４で取得されたアクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が所定の開始基準値を上回ったかどうかによって、過渡エンジン制御の実行条件が満たされたかどうか判定される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値以下である間は、ステップＳ２からＳ６までの工程が繰り返し実施されることで、過渡制御の実行は保留される。アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値を上回った時点で過渡エンジン制御が開始され、次のステップＳ８からＳ２４までの工程の処理が順に実行される。 In the next step S6, it is determined whether or not the execution condition of the transient engine control is satisfied depending on whether or not the absolute value of the accelerator pedal opening gradient Ps acquired in step S4 exceeds a predetermined start reference value. While the absolute value of the accelerator pedal opening gradient Ps is equal to or less than the start reference value, the execution of the transient control is suspended by repeatedly performing the steps S2 to S6. When the absolute value of the accelerator pedal opening gradient Ps exceeds the start reference value, the transient engine control is started, and the processes of the following steps S8 to S24 are sequentially executed.
ステップＳ８では、回転数センサ５２の信号から計算されたエンジン回転数ＮＥが取得されるとともに、燃料噴射装置に対して指示されている燃料噴射量Ｑが取得される。そして、ステップＳ１０では、エンジン回転数と燃料噴射量にスロットル開度ＴＨＲ、ＥＧＲ弁開度θＥＧＲ及び可変ノズル開度ＶＮを関連付けたマップに基づいて、ステップＳ８で取得されたエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに対応するスロットル開度ＴＨＲ、ＥＧＲ弁開度θＥＧＲ及び可変ノズル開度ＶＮの目標値が算出される。
In step S8, the engine speed NE calculated from the signal of the
ステップＳ１２では、ＥＧＲ率と各操作量との関係を模擬した簡易モデル或いはこれらの関係を関連付けたマップを用いて、上記ステップＳ１０で取得された各操作量の目標値から過渡時のＥＧＲ率ＲＥＧＲが予測される。そして、ステップＳ１４では、過給圧センサ５４を用いて過給圧ＰＭが取得される。尚、ステップＳ１４では、過給圧と各操作量との関係を模擬した簡易モデル或いはこれらの関係を関連付けたマップを用いて、上記ステップＳ１０で取得された各操作量の目標値から過渡時の過給圧ＰＭを予測することとしてもよい。
In step S12, using a simple model that simulates the relationship between the EGR rate and each manipulated variable or a map that associates these relationships, the EGR rate R during transition from the target value of each manipulated variable obtained in step S10. EGR is predicted. In step S <b> 14, the supercharging pressure PM is acquired using the supercharging
次に、ステップＳ１６では、エンジン回転数と燃料噴射量にメイン噴射時期Ｔｍ、パイロット噴射量Ｍｐ、パイロット噴射時期Ｔｐ及びコモンレール圧ＦＰを関連付けたマップに基づいて、ステップＳ８で取得されたエンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射量Ｑに対応するパイロット噴射量目標値Ｍｐｔ、パイロット噴射時期目標値Ｔｐｔ及びコモンレール圧目標値ＦＰｔが算出される。 Next, in step S16, the engine speed acquired in step S8 based on a map in which the main engine timing Tm, the pilot injection amount Mp, the pilot injection timing Tp, and the common rail pressure FP are associated with the engine speed and the fuel injection amount. A pilot injection amount target value Mpt, a pilot injection timing target value Tpt, and a common rail pressure target value FPt corresponding to NE and the fuel injection amount Q are calculated.
ステップＳ１８では、境界凸包モデルが呼び出される。図３は本実施の形態で利用される境界凸包モデルを説明するための概念図である。本実施の形態で用いられる境界凸包モデルは、ＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ、ＰＭ等のエミッションや、トルク変動、燃焼騒音等のドライバビリティの観点からエンジンの運転状態が最適か否かを判別するための境界モデルである。境界凸包モデルは、定常状態においてエミッションやドライバビリティが閾値となる運転条件を予め複数点計測しておき、それらの点群の凸包によって境界が定義されたものである。 In step S18, the boundary convex hull model is called. FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the boundary convex hull model used in the present embodiment. The boundary convex hull model used in this embodiment is for determining whether or not the engine operating state is optimal from the viewpoint of emissions such as NOx, CO, HC, and PM, and drivability such as torque fluctuation and combustion noise. This is a boundary model. The boundary convex hull model is obtained by measuring a plurality of operating conditions at which emission and drivability become threshold values in a steady state in advance and defining a boundary by the convex hull of those point groups.
ステップＳ２０では、上記ステップＳ１２、Ｓ１４及びＳ１６で取得された運転条件（目標値）が上記ステップＳ１８で呼び出された境界凸包モデルの境界の外側か否かが判定される。その結果、現運転条件が境界凸包モデルの境界内側に属すると判定された場合には、現運転条件（目標値）を修正する必要はないと判断されて、本ルーチンは終了される。 In step S20, it is determined whether or not the operating conditions (target values) acquired in steps S12, S14 and S16 are outside the boundary of the boundary convex hull model called in step S18. As a result, when it is determined that the current operation condition belongs to the boundary inside the boundary convex hull model, it is determined that the current operation condition (target value) does not need to be corrected, and this routine is terminated.
一方、上記ステップＳ２０において、現運転条件が境界凸包モデルの境界外側に属すると判定された場合には、現運転条件（目標値）ではエミッションやドライバビリティが閾値を超えてしまうと判断することができる。この場合、次のステップＳ２２に移行し、現運転条件の最寄となる境界凸包モデルの要素が選択される。図４は境界凸包モデルの最寄値を選択する方法を説明するための図である。この図に示すように、先ず、境界凸包モデルの全要素の重心と上記ステップＳ１２、Ｓ１４及びＳ１６で取得された運転条件の点との距離ｄｃを算出する。そして、次式（１）に示すように、２点間の最短距離が得られる要素の重心Ｇ（ＲＥＧＲ０，ＰＭ０，Ｔｍ０，Ｍｐ０，Ｔｐ０，ＦＰ０）を最寄値として選択する。
ｄｃ＝｛（ＲＥＧＲ−ＲＥＧＲ０）２＋（ＰＭ−ＰＭ０）２＋（Ｔｍｔ−Ｔｍ０）２＋（Ｍｐｔ−Ｍｐ０）２＋（Ｔｐｔ−Ｔｐ０）２＋（ＦＰｔ−ＦＰ０）２｝１/２ ・・・（１）
On the other hand, if it is determined in step S20 that the current operating condition belongs to the outside of the boundary of the boundary convex hull model, it is determined that the emission or drivability exceeds the threshold under the current operating condition (target value). Can do. In this case, the process proceeds to the next step S22, and the element of the boundary convex hull model that is closest to the current operating condition is selected. FIG. 4 is a diagram for explaining a method of selecting the nearest value of the boundary convex hull model. As shown in this figure, first, the distance dc between the center of gravity of all elements of the boundary convex hull model and the operating condition points acquired in steps S12, S14 and S16 is calculated. Then, as shown in the following equation (1), the center of gravity G (R EGR0 , PM 0 , Tm 0 , Mp 0 , Tp 0 , FP 0 ) of the element that provides the shortest distance between the two points is selected as the nearest value. To do.
dc = {(R EGR −R EGR0 ) 2 + (PM−PM 0 ) 2 + (Tmt−Tm 0 ) 2 + (Mpt−Mp 0 ) 2 + (Tpt−Tp 0 ) 2 + (FPt−FP 0 ) 2 } 1/2 (1)
ステップＳ２４では、現運転条件（目標値）を上記ステップＳ２２にて選択された境界凸包モデルの最寄値に修正する目標値修正制御が行われる。具体的には、上記ステップＳ１６において算出された目標値Ｔｍｔ，Ｍｐｔ，Ｔｐｔ，ＦＰｔをステップＳ２２で選択されたＧ点の運転条件Ｔｍ０，Ｍｐ０，Ｔｐ０，ＦＰ０の値に修正するとともに、上記ステップＳ１０で算出されたＴＨＲ、θＥＧＲおよびＶＮの目標値を、ステップＳ２２で選択されたＧ点の運転条件ＲＥＧＲ０，ＰＭ０を満たす目標値に修正する。 In step S24, target value correction control for correcting the current operating condition (target value) to the nearest value of the boundary convex hull model selected in step S22 is performed. Specifically, the target values Tmt, Mpt, Tpt, and FPt calculated in step S16 are corrected to the values of the operating conditions Tm 0 , Mp 0 , Tp 0 , and FP 0 at point G selected in step S22. Then, the target values of THR, θ EGR and VN calculated in step S10 are corrected to target values that satisfy the operating conditions R EGR0 and PM 0 of point G selected in step S22.
ＥＣＵ５０は、このように修正された各操作量の目標値を指令値としてドライバにセットする。これにより、過渡状態であっても、エミッションおよびドライバビリティの悪化を最大限に抑制するように、インジェクタ８、可変ノズル１６、スロットル弁２４及びＥＧＲ弁のそれぞれの動作を制御することができる。
The
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態２は、ＥＣＵ５０により実行される過渡エンジン制御において、境界凸包モデルの学習機能を加えたことに特徴がある。以下、本実施の形態で実行される過渡エンジン制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。
The second embodiment of the present invention is characterized in that a learning function of a boundary convex hull model is added in transient engine control executed by the
図５のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵにより実行されるエンジン制御のためのルーチンを示している。このルーチンは、前述の図２に示す過渡エンジン制御のルーチンと同内容の処理を含んでいる。図５のフローチャートでは、図２に示す過渡エンジン制御のルーチンと同一内容の処理を行う工程については、当該ルーチンにおいて付されているステップ番号と同一のステップ番号を付している。 The flowchart of FIG. 5 shows a routine for engine control executed by the ECU in the present embodiment. This routine includes the same processing as the transient engine control routine shown in FIG. In the flowchart of FIG. 5, steps that have the same contents as the routine of the transient engine control shown in FIG.
図５に示すルーチンのステップＳ６では、ステップＳ４で取得されたアクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が所定の開始基準値を上回ったかどうかによって、過渡エンジン制御の実行条件が満たされたかどうか判定される。そして、アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値を上回った時点で過渡エンジン制御が開始され、次のステップＳ８からＳ３８までの工程の処理が順に実行される。 In step S6 of the routine shown in FIG. 5, it is determined whether or not the execution condition of the transient engine control is satisfied depending on whether or not the absolute value of the accelerator pedal opening gradient Ps acquired in step S4 exceeds a predetermined start reference value. The Then, the transient engine control is started when the absolute value of the accelerator pedal opening gradient Ps exceeds the start reference value, and the processes of the following steps S8 to S38 are sequentially executed.
本ルーチンでは、ステップＳ８においてエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑが取得されると、次に、ステップＳ１０からステップＳ１６までの工程において、各操作量の目標値、より詳しくはスロットル開度ＴＨＲ、ＥＧＲ弁開度θＥＧＲ、可変ノズル開度ＶＮ、パイロット噴射量Ｍｐ、パイロット噴射時期Ｔｐ及びコモンレール圧ＦＰの目標値がそれぞれ算出される。続くステップＳ１８では、境界凸包モデルが呼び出される。 In this routine, when the engine speed NE and the fuel injection amount Q are acquired in step S8, next, in the processes from step S10 to step S16, the target value of each manipulated variable, more specifically, the throttle opening THR, The target values of the EGR valve opening θ EGR , the variable nozzle opening VN, the pilot injection amount Mp, the pilot injection timing Tp, and the common rail pressure FP are calculated. In the subsequent step S18, the boundary convex hull model is called.
次に、ステップＳ３０では、現運転条件の最寄となる境界凸包モデルの要素が選択される。より詳しくは、境界凸包モデルの全要素の重心と上記ステップＳ１２、Ｓ１４及びＳ１６で取得された運転条件の点との距離ｄｃを算出し、２点間の最短距離が得られる要素の重心Ｇ（ＲＥＧＲ０，ＰＭ０，Ｔｍ０，Ｍｐ０，Ｔｐ０，ＦＰ０）が最寄要素として選択される。 Next, in step S30, the element of the boundary convex hull model that is closest to the current operating condition is selected. More specifically, the distance dc between the center of gravity of all the elements of the boundary convex hull model and the operating condition points acquired in steps S12, S14 and S16 is calculated, and the center of gravity G of the element from which the shortest distance between the two points is obtained. (R EGR0 , PM 0 , Tm 0 , Mp 0 , Tp 0 , FP 0 ) is selected as the nearest element.
ステップＳ３２では、上記ステップＳ３０にて選択された最寄要素と現運転条件（目標値）との距離ｄｃが所定の閾値ｄよりも小さいか否かが判定される。閾値ｄは、空気系システムの経年劣化や機差バラツキにより生じる目標値のズレを判断するための閾値として予め設定された値が使用される。その結果、ｄｃ＜ｄの成立が認められた場合には、次のステップＳ３４に移行する。ステップＳ３４では、目標値のズレを学習すべく現運転条件の点を加えた上で境界凸包モデルが再計算される。再計算された境界凸包モデルは、次ステップ移行の判定に用いる境界凸包モデルとして利用される。 In step S32, it is determined whether or not the distance dc between the nearest element selected in step S30 and the current operating condition (target value) is smaller than a predetermined threshold d. As the threshold value d, a preset value is used as a threshold value for judging a deviation of a target value caused by aged deterioration of the air system or machine difference variation. As a result, when the establishment of dc <d is recognized, the process proceeds to the next step S34. In step S34, the boundary convex hull model is recalculated after adding the points of the current operating conditions to learn the deviation of the target value. The recalculated boundary convex hull model is used as a boundary convex hull model used for determination of the next step transition.
上記ステップＳ３４の処理の後、或いは上記ステップＳ３２においてｄｃ＜ｄの成立が認められない場合には、次のステップＳ３６に移行する。ステップＳ３６では、上記ステップＳ１２、Ｓ１４及びＳ１４で取得された運転条件（目標値）が境界凸包モデルの境界の外側か否かが判定される。その結果、現運転条件が境界凸包モデルの境界内側に属すると判定された場合には、現運転条件（目標値）を修正する必要はないと判断されて、本ルーチンは終了される。 After the process of step S34, or when dc <d is not established in step S32, the process proceeds to the next step S36. In step S36, it is determined whether or not the operating conditions (target values) acquired in steps S12, S14, and S14 are outside the boundary of the boundary convex hull model. As a result, when it is determined that the current operation condition belongs to the boundary inside the boundary convex hull model, it is determined that the current operation condition (target value) does not need to be corrected, and this routine is terminated.
一方、上記ステップＳ３６において、現運転条件が境界凸包モデルの外側に属すると判定された場合には、現運転条件（目標値）ではエミッションやドライバビリティが閾値を超えてしまうと判断することができる。この場合、次のステップＳ３８に移行し、現運転条件（目標値）が上記ステップＳ３０にて選択された境界凸包モデルの最寄値に修正される（目標値修正制御）。具体的には、上記ステップＳ１０およびＳ１６において算出されたスロットル開度ＴＨＲ、ＥＧＲ弁開度θＥＧＲ、可変ノズル開度ＶＮ、パイロット噴射量Ｍｐ、パイロット噴射時期Ｔｐ及びコモンレール圧ＦＰの目標値がステップＳ３０で選択された最寄要素の値に修正される。 On the other hand, when it is determined in step S36 that the current operating condition belongs to the outside of the boundary convex hull model, it may be determined that the emission and drivability exceed the threshold value under the current operating condition (target value). it can. In this case, the process proceeds to the next step S38, and the current operating condition (target value) is corrected to the nearest value of the boundary convex hull model selected in step S30 (target value correction control). Specifically, the throttle opening THR, EGR valve opening θ EGR , variable nozzle opening VN, pilot injection amount Mp, pilot injection timing Tp, and common rail pressure FP target values calculated in steps S10 and S16 are stepped. The value is corrected to the value of the nearest element selected in S30.
このように、ＥＣＵ５０は空気系システムの経年劣化や機差バラツキにより生じる目標値のズレを学習して境界凸包モデルを再計算する。これにより、過渡状態であっても、エミッションおよびドライバビリティの悪化を最大限に抑制するように、インジェクタ８、可変ノズル１６、スロットル弁２４及びＥＧＲ弁３２のそれぞれの動作を制御することができる。
In this way, the
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図を参照して説明する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態３は、ＥＣＵ５０により実行される過渡エンジン制御において、空気系パラメータ及び噴射系パラメータのベースマップ値の学習機能を加えたことに特徴がある。以下、本実施の形態で実行される過渡エンジン制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。
The third embodiment of the present invention is characterized in that a learning function for base map values of air system parameters and injection system parameters is added in the transient engine control executed by the
図６のフローチャートは、本実施の形態でＥＣＵにより実行されるエンジン制御のためのルーチンを示している。このルーチンは、前述の図２および図５に示す過渡エンジン制御のルーチンと同内容の処理を含んでいる。図６のフローチャートでは、図２および図５に示す過渡エンジン制御のルーチンと同一内容の処理を行う工程については、当該ルーチンにおいて付されているステップ番号と同一のステップ番号を付している。 The flowchart of FIG. 6 shows a routine for engine control executed by the ECU in the present embodiment. This routine includes the same processing as the transient engine control routine shown in FIGS. In the flowchart of FIG. 6, the same step number as the step number given in the routine is assigned to the process of performing the same processing as the transient engine control routine shown in FIG. 2 and FIG. 5.
図６に示すルーチンのステップＳ６では、ステップＳ４で取得されたアクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が所定の開始基準値を上回ったかどうかによって、過渡エンジン制御の実行条件が満たされたかどうか判定される。そして、アクセルペダル開度勾配Ｐｓの絶対値が開始基準値を上回った時点で過渡エンジン制御が開始され、次のステップＳ８からＳ４８までの工程の処理が順に実行される。 In step S6 of the routine shown in FIG. 6, it is determined whether or not the execution condition of the transient engine control is satisfied depending on whether or not the absolute value of the accelerator pedal opening gradient Ps acquired in step S4 exceeds a predetermined start reference value. The Then, the transient engine control is started when the absolute value of the accelerator pedal opening gradient Ps exceeds the start reference value, and the processes of the following steps S8 to S48 are sequentially executed.
本ルーチンでは、ステップＳ８においてエンジン回転数ＮＥと燃料噴射量Ｑが取得されると、次に、ステップＳ１０からステップＳ１６までの工程において、各操作量の目標値、より詳しくはスロットル開度ＴＨＲ、ＥＧＲ弁開度θＥＧＲ、可変ノズル開度ＶＮ、パイロット噴射量Ｍｐ、パイロット噴射時期Ｔｐ及びコモンレール圧ＦＰの目標値がそれぞれ算出される。続くステップＳ１８では、境界凸包モデルが呼び出される。 In this routine, when the engine speed NE and the fuel injection amount Q are acquired in step S8, next, in the processes from step S10 to step S16, the target value of each manipulated variable, more specifically, the throttle opening THR, The target values of the EGR valve opening θ EGR , the variable nozzle opening VN, the pilot injection amount Mp, the pilot injection timing Tp, and the common rail pressure FP are calculated. In the subsequent step S18, the boundary convex hull model is called.
次に、ステップＳ３０では、現運転条件の最寄となる境界凸包モデルの要素が選択される。続くステップＳ３２では、上記ステップＳ３０にて選択された最寄要素と現運転条件（目標値）との距離ｄｃが所定の閾値ｄよりも小さいか否かが判定される。その結果、ｄｃ＜ｄの成立が認められた場合には、次のステップＳ３４に移行し、現運転条件の点を加えた上で境界凸包モデルが再計算される。 Next, in step S30, the element of the boundary convex hull model that is closest to the current operating condition is selected. In subsequent step S32, it is determined whether or not the distance dc between the nearest element selected in step S30 and the current operating condition (target value) is smaller than a predetermined threshold value d. As a result, if the establishment of dc <d is recognized, the process proceeds to the next step S34, and the boundary convex hull model is recalculated after adding the points of the current operating conditions.
上記ステップＳ３４の処理の後、或いは上記ステップＳ３２においてｄｃ＜ｄの成立が認められない場合には、次のステップＳ４０に移行する。ステップＳ４０では、境界凸包モデルの体積変化率、すなわち上記ステップＳ３４による再計算前の境界凸包モデルの体積Ｖｃｕｒに対する再計算後の境界凸包モデルＶｎｅｗの割合Ｖｎｅｗ／Ｖｃｕｒが±１０％以内か否かが判定される。その結果、０．９≦Ｖｎｅｗ／Ｖｃｕｒ≦１．１の成立が認められない場合には、現運転条件（目標値）が特異点である可能性が高い。この場合、次のステップＳ４２がスキップされて本ルーチンは速やかに終了される。一方、上記ステップＳ４０において、０．９≦Ｖｎｅｗ／Ｖｃｕｒ≦１．１の成立が認められた場合には、現運転条件（目標値）が特異点ではないと判断されて、次のステップＳ４２に移行する。ステップＳ４２では、空気系パラメータおよび噴射系パラメータのベースマップ値が修正される。ここでは、具体的には、図７のフローチャートに示すサブルーチンが実行される。 After the process of step S34, or when the establishment of dc <d is not recognized in step S32, the process proceeds to the next step S40. In step S40, the volume change rate of the boundary convex hull model, that is, the ratio V new / V cur of the boundary convex hull model V new after recalculation to the volume V cur of the boundary convex hull model before recalculation in step S34 is ± It is determined whether it is within 10%. As a result, when the establishment of 0.9 ≦ V new / V cur ≦ 1.1 is not recognized, there is a high possibility that the current operating condition (target value) is a singular point. In this case, the next step S42 is skipped and this routine is immediately terminated. On the other hand, in the above-described step S40, when it is recognized that 0.9 ≦ V new / V cur ≦ 1.1, it is determined that the current operating condition (target value) is not a singular point, and the next step The process proceeds to S42. In step S42, the base map values of the air system parameter and the injection system parameter are corrected. Here, specifically, a subroutine shown in the flowchart of FIG. 7 is executed.
ベースマップでは、空気系パラメータであるＥＧＲ率ＲＥＧＲ及び過給圧ＰＭが、エンジン回転数と燃料噴射量とに関連付けて記憶されている。また、噴射系パラメータであるメイン噴射時期Ｔｍ、パイロット噴射量Ｍｐおよびコモンレール圧ＦＰのベースマップ値が、上記空気系パラメータに関連付けて記憶されている。図７に示すサブルーチンのステップＳ５０では、これらのパラメータのベースマップ値が取得される。次のステップＳ５２では、上記ステップＳ３４で再計算された修正境界凸モデルが呼び出され、上記ステップＳ５０で取得されたベースマップ点のすべてについて、当該修正境界凸モデルの境界内か否かが判定される。そして、当該修正境界凸モデルの境界外のベースマップ点については、最寄となる修正境界凸包モデルの要素が選択される。そして、ステップＳ５４では、境界外のベースマップ値が、ステップＳ５２で選択された最寄要素の値に更新される。 In the base map, the EGR rate R EGR and the supercharging pressure PM, which are air system parameters, are stored in association with the engine speed and the fuel injection amount. Further, the base map values of the main injection timing Tm, the pilot injection amount Mp, and the common rail pressure FP that are injection system parameters are stored in association with the air system parameters. In step S50 of the subroutine shown in FIG. 7, the base map values of these parameters are acquired. In the next step S52, the modified boundary convex model recalculated in step S34 is called, and it is determined whether all the base map points acquired in step S50 are within the boundary of the modified boundary convex model. The For the base map point outside the boundary of the modified boundary convex model, the nearest modified boundary convex hull model element is selected. In step S54, the base map value outside the boundary is updated to the value of the nearest element selected in step S52.
このように、ＥＣＵ５０は空気系システムの経年劣化や機差バラツキを学習した境界凸包モデルを利用してベースマップ値を更新する。これにより、過渡状態であっても、エミッションおよびドライバビリティの悪化を最大限に抑制するように、インジェクタ８、可変ノズル１６、スロットル弁２４及びＥＧＲ弁３２のそれぞれの動作を制御することができる。
In this way, the
その他．
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジン以外のエンジン、例えばガソリンエンジンにも適用することができるし、過給エンジンではなく自然吸気エンジンにも適用することができる。
Others.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention can be applied to an engine other than a diesel engine, for example, a gasoline engine, and can also be applied to a naturally aspirated engine instead of a supercharged engine.
また、上述した実施の形態１−３では、ＥＧＲ率ＲＥＧＲ及び過給圧ＰＭが第１の発明における「空気系パラメータ」に、メイン噴射時期Ｔｍ、パイロット噴射量Ｍｐ、パイロット噴射時期Ｔｐ及びコモンレール圧ＦＰが第１の発明における「噴射系パラメータ」に、境界凸包モデルが第１の発明における「凸包」に、修正境界凸包モデルが第１の発明における「修正凸包」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を実行することにより、第１の発明における「推定手段」が、上記ステップＳ３２〜Ｓ３８の処理を実行することにより、第１の発明における「制御手段」が、それぞれ実現されている。
Further, in the above-described first to third embodiments, the EGR rate R EGR and the supercharging pressure PM are the “air system parameters” in the first invention, and the main injection timing Tm, the pilot injection amount Mp, the pilot injection timing Tp, and the common rail The pressure FP is the “injection system parameter” in the first invention, the boundary convex hull model is the “convex hull” in the first invention, and the modified boundary convex hull model is the “corrected convex hull” in the first invention. It corresponds. Further, when the
また、上述した実施の形態１−３では、ＥＣＵ５０が、上記ステップＳ４８およびステップＳ５０〜Ｓ５４の処理を実行することにより、第２の発明における「更新手段」が、上記ステップＳ４０の処理を実行することにより、第３の発明における「制限手段」が、それぞれ実現されている。 Moreover, in Embodiment 1-3 mentioned above, ECU50 performs the process of said step S48 and step S50-S54, and the "update means" in 2nd invention performs the process of said step S40. As a result, the “limiter” in the third aspect of the invention is realized.
２ エンジン本体
４ 吸気マニホールド
６ 排気マニホールド
８ インジェクタ
１０ 吸気通路
１２ 排気通路
１４ ターボ過給機
１６ 可変ノズル
２４ スロットル弁
３０ ＥＧＲ通路
３２ ＥＧＲ弁
５０ ＥＣＵ
５２ 回転数センサ
５４ 過給圧センサ
５６ アクセル開度センサ
2
52
Claims (3)
前記空気系パラメータに基づいて、噴射系パラメータの目標値を算出する算出手段と、
所定の制約条件を満たす前記噴射系パラメータの凸包を前記空気系パラメータと関連付けて記憶した凸包記憶手段と、
前記目標値と前記凸包の要素の中の当該目標値からの最寄値との距離が所定の閾値よりも大きい場合には前記目標値を前記最寄値に修正する目標値修正制御を行い、前記距離が前記閾値以下の場合には前記目標値を含むように前記凸包を修正し、当該修正凸包を用いた前記目標値修正制御によって次回ステップ或いはそれ以降の前記目標値を修正する制御手段と、
を備えることを特徴する内燃機関の制御装置。 Acquisition means for acquiring the behavior of air system parameters during transient operation of the internal combustion engine;
Calculation means for calculating a target value of the injection system parameter based on the air system parameter;
A convex hull storage means for storing a convex hull of the injection system parameter that satisfies a predetermined constraint condition in association with the air system parameter;
When the distance between the target value and the nearest value from the target value among the elements of the convex hull is larger than a predetermined threshold value, target value correction control for correcting the target value to the nearest value is performed. When the distance is equal to or smaller than the threshold, the convex hull is corrected to include the target value, and the target value at the next step or after is corrected by the target value correction control using the corrected convex hull. Control means;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記修正凸包の境界外となる前記目標値のベースマップ値を、当該修正凸包の前記最寄値によって更新する更新手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。 Base map value storage means for storing the base map value of the target value for each driving condition;
Updating means for updating the base map value of the target value outside the boundary of the modified convex hull with the nearest value of the modified convex hull;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012257587A JP2014105597A (en) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | Control device of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012257587A JP2014105597A (en) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | Control device of internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014105597A true JP2014105597A (en) | 2014-06-09 |
Family
ID=51027327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012257587A Pending JP2014105597A (en) | 2012-11-26 | 2012-11-26 | Control device of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014105597A (en) |
-
2012
- 2012-11-26 JP JP2012257587A patent/JP2014105597A/en active Pending
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