JP5249898B2 - エンジン制御プログラム、方法及び装置 - Google Patents
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Description
このようなエンジンに対する従来の制御系は、図2に示すようなブロック線図で示される。すなわち、燃料噴射量Qの設定値とエンジン回転数RPMの設定値とが入力されて、燃料噴射量Qの値及びエンジン回転数RPMの値に対応付けてEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値の組み合わせUref(=[EGRバルブ開度の目標値,VNTノズル開度の目標値])と新気量MAFの目標値及び吸気圧MAPの目標値の組み合わせXref(=[MAFref,MAPref])が登録されているテーブル11から、燃料噴射量Qの設定値及びエンジン回転数RPMの設定値に対応するUref及びXrefを読み出す。そして、Xrefと新気量MAFの測定値及び吸気圧MAPの測定値の組み合わせXとの差Xerrを、コントローラ12に入力し、コントローラ12は、EGRバルブ開度のフィードバック制御値及びVNTノズル開度のフィードバック制御値の組み合わせUfbを算出する。さらに、UrefとUfbとの和である指令値Uを算出し、指令値Uは、エンジン本体1の定常特性モデルの伝達関数Gpnに入力される。指令値Uは、排気循環器EGRに設けられているEGRバルブのバルブ開度と、可変ノズルターボVNTのノズル開度との組み合わせ(=[EGRバルブのバルブ開度,可変ノズルターボVNTのノズル開度])である。ここで、ΔXは、Uに対してGpnを作用させると得られる。一方、燃料噴射量Qの設定値に対して、エンジン本体1の過渡応答特性(又は動特性)モデルの伝達関数Gpqを作用させると、Xqが得られる。そして、エンジン本体1の動作は、新気量センサによる新気量MAFの測定値と吸気圧センサによる吸気圧MAPの測定値との組み合わせX=Xq+ΔXとして観測される。
Gd=Gpq+F*Gpn
F=(Gd−Gpq)/Gpn
ΔX[t]=Ap・ΔX[t-1]+Bp・U[t] (1)
このように、1単位時間前の値ΔX[t-1]に依存した値にU[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Ap及びBpは、実際のエンジン本体1の定常特性を反映させた行列である。
Xq2[t]=Aq・Xq2[t-1]+Bq・Q[t] (2)
このように、1単位時間前の値Xq2[t-1]に依存した値にQ[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Aq及びBqは、実際のエンジン本体1の過渡応答特性を反映させた行列である。
Xq1[t]=Ad・Xq1[t-1]+Bd・Q[t] (3)
このように、1単位時間前の値Xq1[t-1]に依存した値にQ[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Ad及びBdは、得たい特性に応じた行列である。
Xq3[t]=Xq1[t]−Xq2[t] (4)
Bp・U[t]=ΔX[t]−Ap・ΔX[t-1]
U[t]=Bp -1{ΔX[t]−Ap・ΔX[t-1]}
よって、以下のような式が得られる。
Uff[t]=Bp -1{Xq3[t]−Ap・Xq3[t-1]} (5)
第1の実施の形態では、図2に示したように、エンジン本体1の過渡応答特性は、燃料噴射量Qに応じた出力値Xqを生じさせるものとして定義されていた。一方、図2にも示したように、燃料噴射量Q及びエンジン回転数RPMに対応して、テーブル11から新気量MAFの目標値及び吸気圧MAPの目標値の組み合わせXref(=[MAFref,MAPref])が得られるので、エンジン本体1の過渡応答特性を、図9に示すように、Xrefに応じた出力値Xqを生じさせるものとしてモデル化することもできる。
F2=(Gd2−Gpq2)/Gpn
Xq2[t]=Aq・Xq2[t-1]+Bq2・Xref[t] (6)
このように、1単位時間前の値Xq2[t-1]に依存した値にXref[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Aq及びBq2は、実際のエンジン本体1の過渡応答特性を反映させた行列である。
Xq1[t]=Ad・Xq1[t-1]+Bd2・Xref[t] (7)
このように、1単位時間前の値Xq1[t-1]に依存した値にXref[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Ad及びBd2は、得たい特性に応じた行列である。
Xq3[t]=Xq1[t]−Xq2[t] (4)
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性を補償して所定の過渡応答特性を実現するための、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する動的フィードフォワード量を算出する動的フィードフォワード量算出ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を、プロセッサに実行させるためのエンジン制御プログラム。
前記動的フィードフォワード量算出ステップが、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記所定の過渡応答特性のモデルに従って、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する第1の値を算出するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルに従って、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する第2の値を算出するステップと、
前記第1の値と前記第2の値との差について前記エンジンの定常特性の影響を除去するためのモデルに従って、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量を算出するステップと、
を含む付記1記載のエンジン制御プログラム。
前記所定の過渡応答特性が、所定の時定数を有する一次遅れ特性を有する
付記1又は2記載のエンジン制御プログラム。
前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための付記1乃至3のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。
前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための付記1乃至4のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性を補償して所定の過渡応答特性を実現するための、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する動的フィードフォワード量を算出する動的フィードフォワード量算出部と、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性を補償して所定の過渡応答特性を実現するための、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する動的フィードフォワード量を算出する動的フィードフォワード量算出ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を含むエンジン制御方法。
103 センサ値取得部 104 目標値テーブル
105 目標値生成部 106,206 動的フィードフォワード量生成部
107 フィードバック量生成部 108 指令値生成部
1 エンジン 2 吸気圧センサ 3 新気量センサ
Claims (7)
- 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性を補償して所定の過渡応答特性を実現するための、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する動的フィードフォワード量を算出する動的フィードフォワード量算出ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を、プロセッサに実行させるためのエンジン制御プログラム。 - 前記動的フィードフォワード量算出ステップが、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記所定の過渡応答特性のモデルに従って、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する第1の値を算出するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルに従って、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する第2の値を算出するステップと、
前記第1の値と前記第2の値との差について前記エンジンの定常特性の影響を除去するためのモデルに従って、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量を算出するステップと、
を含む請求項1記載のエンジン制御プログラム。 - 前記所定の過渡応答特性が、所定の時定数を有する一次遅れ特性を有する
請求項1又は2記載のエンジン制御プログラム。 - 前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項1乃至3のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。 - 前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項1乃至4のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。 - 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性を補償して所定の過渡応答特性を実現するための、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する動的フィードフォワード量を算出する動的フィードフォワード量算出部と、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。 - 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性を補償して所定の過渡応答特性を実現するための、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する動的フィードフォワード量を算出する動的フィードフォワード量算出ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記可変ノズルターボのノズル開度及び前記排気循環器のバルブ開度に対する前記動的フィードフォワード量とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を含むエンジン制御方法。
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