JP4464924B2 - エンジンの制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明による制御装置が適用されるターボエンジン対応トルクベースエンジンシステムのハード構成を示している。
ECU102は、ソフトウエア処理により、最大トルク設定値演算手段200と、アイドル要求トルク演算手段201と、ドライバ要求トルク演算手段202と、目標トルク演算手段203と、空気用トルク制御部220と、点火・燃料用トルク制御部230を具現化する。
推定トルク演算手段210はターボ過渡応答物理モデル300を有している。ターボ過渡応答物理モデル300は、図4に示されているターボエンジン対応トルクベースエンジンシステムの各部位のパラメータ(圧力、ガス温度、ガス流量、回転数、仕事量、効率)を個別に演算するルーチンを有しており、図5に示されているように、初期値入力ルーチン510、各部圧力演算ルーチン520、各部ガス流量演算ルーチン530、各部ガス温度演算ルーチン540、ターボ効率演算ルーチン550、ターボ仕事量演算ルーチン560、タービン回転数演算ルーチン570、推定トルク演算ルーチン580を順番に実行する。
Lm=タービン軸受摩擦損失テーブル(Nt)検索値 …(4)
Pc1=Pa(大気圧) …(5)
Pc2=Pc1×コンプレッサ圧力比マップ(Gc1、Nt)検索値 …(6)
Pt1=Pt2×タービン圧力比マップ(Gt1、Nt)検索値 …(7)
Pt2=タービン下流圧マップ(Ne、Pei)検索値 …(8)
Peb_ase=Pc2×スロットル前後圧力比マップ(Ne、TVO)検索値
…(9)
Pei=Pei_baseに対し(無駄時間+一次遅れ)処理 …(10)
コンプレッサ上流排ガス流量Gc1およびコンプレッサ下流排ガス流量Gc2は、シリンダ流入空気量Geiに等しいと見なし、下記演算式(11)によって算出する。
Gc1=Gc2=Gei …(11)
Gei=シリンダ流入空気量マップ(Ne、Pei)検索値 …(12)
Gt1=Gt2=Gt0(排ガス全量)−Gwg(ウエストゲート流入ガス量)
…(13)
Gt0=Gei×(1+1/(A/F)) …(14)
ウエストゲート流入ガス量Gwgについては、ウエストゲート流入ガス量マップ(引数:エンジン回転数Ne、[目標吸気圧TgPei−吸気圧Pei])を用いて、下記演算式(15)によって算出する。
Gwg=ウエストゲート流入ガス量マップ(Ne、[TgPei−Pei])検索値 …(15)
コンプレッサ上流吸気温度Tc1は、大気温度に等しいと見なし、下記演算式(16)によって算出する。
Tc1=Ta(大気温度) …(16)
Tt1=タービン上流排ガス温度マップ(Ne、Pei)検索値 …(18)
Tt2=タービン下流排ガス温度マップ(Ne、Pei)検索値 …(19)
コンプレッサ効率ηcおよびタービン効率ηtは、それぞれコンプレッサ効率マップ(引数:ガス流量Gc1、タービン回転数Nt)、タービン効率マップ(引数:ガス流量G t1、タービン回転数Nt)を用い、下記演算式(20)、(21)によって算出する。
ηc=コンプレッサ効率マップ(Gc1、Nt)検索値 …(20)
ηt=タービン効率マップ((Gt1、Nt)検索値 …(21)
EstTqe=推定トルクマップ(Ne、Pei)検索値 …(22)
なお、演算過程において入力すべき変数が未計算の場合は、前回計算値あるいは初期値を用いる。
実施形態2では、上述のマップ類を初めとする、定数の適合が困難であるといった実施形態1における欠点を解消すべく、トルクベース制御骨格部と推定トルク演算部のインターフェースを一部変更している。実施形態2では、過渡応答物理モデル(ターボ過渡応答物理モデル300)により算出された推定トルク演算値を直接は用いず、正規化処理を行って位相情報のみを取り出して使用する。
モデル演算推定トルク定常値=モデル演算推定トルク定常値マップ(エンジン回転数、エンジン負荷)検索値 …(23)
モデル演算推定トルク位相係数=モデル演算推定トルク÷モデル演算推定トルク定常値 …(24)
推定トルク演算部304は、下記演算式(25)によって推定トルクを算出する。これにより、目標エンジントルクとの整合が取れた所望の推定トルクが得られる。
推定トルク=低応答目標トルク×モデル演算推定トルク位相係数 …(25)
実施形態3では、ターボ過渡応答物理モデル300から出力される推定トルク値は用いず、実施形態1では、ターボ過渡応答物理モデル300の中間パラメータ(ターボチャージャ116の状態を示すパラメータ)として扱ったタービン回転数Ntを使用する。
実施形態4では、ターボ過渡応答物理モデル300は用いておらず、より簡易なロジックとしてタイマ410を用いてターボラグに対応している。
101 アクセルペダル
102 エンジンコントロールユニット
103 インジェクタ
104 吸気バルブ
105 排気バルブ
106 点火プラグ
107 電制スロットル
108 吸気圧センサ
109 インテークマニホールド
110 ピストン
111 吸気管
112 排気管
113 ウエストゲート
114 ウエストゲートバルブ
115 ウエストゲートバルブコントロールユニット
116 ターボチャージャ
117 コンプレッサ
118 タービン
200 最大トルク設定値演算手段
201 アイドル要求トルク演算手段
202 ドライバ要求トルク演算手段
203 目標トルク演算手段
204 最大トルク設定値
205 目標過給圧演算手段
206 目標ウエストゲートデュティ演算手段
207 低応答目標トルク
208 目標吸気圧演算手段
209 目標スロットル開度演算手段
210 推定トルク演算手段
212 点火・燃料操作用トルク補正率演算手段
213 トルク操作方法選択手段
214 トルク操作量振分け手段
215 点火時期補正量演算手段
216 燃料カット気筒数演算手段
300 ターボ過渡応答物理モデル
302 モデル演算推定トルク定常値演算部
303 正規化処理部
304 推定トルク演算部
400 無駄時間処理部
401 一次遅れ処理部
402 過給領域判定手段
410 タイマ
Claims (5)
- エンジントルク制御時における実発生のエンジントルクを推定する推定トルク演算手段を備え、前記推定トルク演算手段によって推定されたエンジントルク推定値を用いてエンジンのトルク操作を行うエンジンの制御装置であって、
前記推定トルク演算手段は、エンジンの吸排気系部品に関する過渡応答物理モデルを有し、該過渡応答物理モデルを用いて目標エンジントルクをベースに無駄時間および一次遅れ処理を行ってエンジントルク推定値を算出し、前記無駄時間および一次遅れ処理に用いる時定数を、前記過渡応答物理モデルによって演算された前記吸排気系部品の状態を示すパラメータを基に可変設定することを特徴とするエンジンの制御装置。 - 前記推定トルク演算手段は、前記時定数を1回の加速あるいは減速期間中に、少なくとも2回切り換えることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
- 前記吸排気系部品に関する過渡応答物理モデルは、ターボチャージャを対象とした物理モデルであることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置。
- 前記吸排気系部品に関する過渡応答物理モデルは、機械式スーパチャージャを対象とした物理モデルであることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置。
- 前記吸排気系部品に関する過渡応答物理モデルは、可変バルブシステムを対象とした物理モデルであることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置。
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