CN102889137A - 进气收集器的内部状态推定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种进气收集器的内部状态推定装置，其通过考虑内部冷却器的前后的温度差的影响，能够更正确地推定进气收集器的内部状态，能够提高诊断的精度。该进气收集器的内部状态推定装置包括：压送被发动机吸入的空气的增压器（22）、位于增压器的下游的进气收集器（26）、设于进气收集器的内部且冷却由增压器压送并升温的空气的内部冷却器（27）、设于内部冷却器的上游且检测由增压器压送并由内部冷却器冷却之前的空气温度的冷却前温度检测部（24）、设于内部冷却器的下游且检测由内部冷却器冷却的空气温度的冷却后温度检测部（28）、基于冷却前温度及冷却后温度推定进气收集器的内部的代表温度的代表温度推定部（B101）。

Description

进气收集器的内部状态推定装置

技术领域

本发明涉及推定内燃发动机的进气收集器的内部状态的装置。

背景技术

在专利文献1中，对于配置于进气门的下游的进气收集器一体地设有内部冷却器。通过制成这种结构，内部冷却器也作为EGR冷却器而发挥功能。

专利文献1：（日本）特开2009－270508号公报

但是，在专利文献1中，完全没有考虑内部冷却器的前后的温度差对于诊断等中所必要的进气压（进气收集器的内部状态）的影响。

发明内容

本发明着眼于这种现有的问题点。本发明的目的在于，提供一种进气收集器的内部状态推定装置，通过考虑内部冷却器的前后的温度差的影响，能够更正确地推定进气收集器的内部状态，能够提高诊断的精度。

本发明通过以下的解决发明来解决所述课题。

本发明的进气收集器的内部状态推定装置，包括：增压器，其压送被发动机吸入的空气；进气收集器，其位于所述增压器的下游；内部冷却器，其设于所述进气收集器的内部，冷却由所述增压器压送并升温的空气；冷却前温度检测部，其设于所述内部冷却器的上游，检测由所述增压器压送且由所述内部冷却器冷却之前的空气温度；冷却后温度检测部，其设于所述内部冷却器的下游，检测由所述内部冷却器冷却的空气温度；代表温度推定部，其基于冷却前温度及冷却后温度，推定所述进气收集器的内部的代表温度。

根据本发明，基于冷却前温度及冷却后温度，运算进气收集器的内部的代表温度，由此，能够更正确地推定进气收集器的内部状态。

附图说明

图1是表示应用本发明的进气收集器的内部状态推定装置的系统的整体的图；

图2是对发明的基本概念进行说明的图；

图3是将控制器的进气收集器的内部状态推定的功能作为块图来表示的图；

图4是说明进气收集器内的进气温度的变化的图；

图5是说明进气收集器内的压力的变化的图。

符号说明：

10：发动机主体

11：进气阀

12：排气阀

20：进气通路

21：空气质量流量计

22：增压器

23：增压器旁通阀

24：节气门上游温度传感器

25：进气门

26：进气收集器

27：内部冷却器

28：进气温度传感器

29：燃料喷射器

30：排气通路

B101：进气收集器内代表温度推定块

B102：进气收集器内空气质量推定块

B103：发动机吸入空气量推定块

B104：进气收集器内压力推定块

具体实施方式

关于本发明的实施方式、本发明的优点，以下参照附图进行详细地说明。

图1是表示使用本发明的进气收集器的内部状态推定装置的系统的整体的图。

在发动机主体10上连接进气通路20及排气通路30。进气阀11开闭进气通路20。排气阀12开闭排气通路30。进气凸轮位置传感器11a检测进气凸轮的位置，由此检测进气阀11的开闭时机。排气凸轮位置传感器12a检测排气凸轮位置，由此检测排气阀12的开闭时机。点火线圈13对缸内的混合气点火。曲轴转角传感器14检测曲轴的旋转位置。

在进气通路20中，自进气的流动方向的上游起包括：空气质量流量计21、增压器22、增压器旁通阀23、节气门上游温度传感器24、进气门25、进气收集器26、内部冷却器27、进气温度传感器28、燃料喷射器29。

空气质量流量计21检测空气流量。

增压器22压送空气。该被压送的空气被发动机主体10吸入。增压器旁通阀23与增压器22并行设置。

增压器旁通阀23在增压器22的增压不理想时打开。由此，空气绕过增压器22。

节气门上游温度传感器24设于进气门25的上游。节气门上游温度传感器24检测由增压器22压送并由内部冷却器27冷却之前的空气的温度。

进气门25调整被发动机主体10吸入的空气量。

进气收集器26位于增压器22的下游且进气门25的下游。与发动机主体10的各汽缸的端口结合的支管从该进气收集器26延伸。

内部冷却器27设于进气收集器26的内部。内部冷却器27冷却由增压器22压送并已升温的空气。在本实施方式中，内部冷却器为水冷式。内部冷却器27经由冷却水配管271与散热器272连接。另外，在冷却水配管271上配置有冷却水泵273、HEV变换器274。

进气温度传感器28设于内部冷却器27的下游。进气温度传感器28检测由内部冷却器27所冷却的空气温度。

燃料喷射器29向缸内喷射燃料。

在排气通路30自排气的流动的方向的上游起包括：岐管催化剂31、底部催化剂32、消音器33。

发动机控制器单元51及HEV系统控制器单元52彼此互相通信。发动机控制器单元51输入HEV系统控制器单元52、进气凸轮位置传感器11a、排气凸轮位置传感器12a、曲轴转角传感器14、空气质量流量计21、节气门上游温度传感器24、进气温度传感器28的信号。而且，发动机控制器单元51基于这些信号执行规定的运算，对于点火线圈13、增压器旁通阀23、进气门25、燃料喷射器29输出指令信号。HEV系统控制器单元52输入发动机控制器单元51、加速器踏板操作量传感器40的信号。HEV系统控制器单元52基于这些信号执行规定的运算，对于冷却水泵273、HEV变换器274输出指令信号。

在此，为了容易地理解本发明，对发明的基本概念进行说明。

希望不使用压力传感器而正确地推定进气收集器内的压力。该推定值可以用于空气质量流量计21的故障诊断。另外，如果进气收集器内的压力发生变化，则燃料喷射器的压力也变化。因此，优选根据进气收集器内的压力变化调整燃料喷射器的脉冲宽度。

根据这种理由，期望正确地推定进气收集器内的压力。

另一方面，发明者为了提高发动机室内的布局的自由度，致力于各零件的小型化。于是，发明者想到了在进气收集器的内部配置内部冷却器。另外，为了使内部冷却器本身小型化，想到了将内部冷却器设定为水冷式。

通常，内部冷却器与进气收集器分别独立地设计。在这种情况下，进气收集器内的温度可以看作大致相同。而且，基于该温度，能够精度优良地推定进气收集器内的压力。

但是，在进气收集器的内部配置有内部冷却器的情况下，在内部冷却器的前后，空气的温度大幅变化，因此，在上述方法中，不能精度优良地推定进气收集器内的压力。

图2是对发明的基本概念进行说明的图。

因此，如图2所示，发明者发现根据进气收集器的内部的内部冷却器的前后的状态，可计算进气收集器的内部的代表温度T_M。

对此进行详细地叙述。

将节气门上游温度传感器24的检测温度（内部冷却器27的冷却前的进气温度）设为T₁。将内部冷却器27的下游的进气温度传感器28的检测温度（内部冷却器27冷却后的进气温度）设为T₂。将从进气门25到IVC的进气阀11的进气通路的容积（其中，除内部冷却器27的容积外）设为V₁+V₂。将从进气门25到内部冷却器27的上游端面的进气通路的容积设为V₁。将从内部冷却器27的下游端面到IVC的进气阀11的进气通路的容积设为V₂。

据此，对于从进气门25到内部冷却器27的上游端面的进气通路而言，下式（1）成立，

PV₁＝M₁RT₁    （1）

其中：

M₁：进气通路的气体质量；

T₁：进气通路的气体温度；

R：气体常数。

另外，对于从内部冷却器27的下游端面到IVC的进气阀11的进气通路而言，下式（2）成立。另外，内部冷却器27的压力损失最大时也就1.3kPa左右，与大气压（大致100kPa）相比较非常小。因此，忽略内部冷却器27的压力损失，可视为从内部冷却器27的下游端面到IVC的进气阀11的进气通路的压力与从进气门25到内部冷却器27的上游端面的进气通路的压力相同。

PV₂＝M₂RT₂    （2）

其中：

M₂：进气通路的气体质量；

T₂：进气通路的气体温度；

R：气体常数。

另外，对于从进气门25到IVC的进气阀11的进气通路而言，下式（3）成立。

P（V₁+V₂）=（M₁+M₂）RT_M  （3）

从式（1）、（2）求出M₁、M₂，代入式（3）后，求下式（4）。

$T_M=\frac{(V_1+V_2)T_1{T}_2}{V_1{T}_2+V_2{T}_1}---\left(4\right)$

在式（4）中，V₁、V₂为根据发动机的规格所决定的值。因此，通过将节气门上游温度传感器24的温度T₁及进气温度传感器28的温度T₂用于该式（4），能够正确地推定进气收集器的内部的代表温度T_M。

而且，基于该代表温度T_M，能够正确地推定进气收集器内的压力。

图3是将控制器的进气收集器的内部状态推定的功能作为块图来表示的图。

另外，块图所示的各块作为假设单元表示控制器的各功能，各块不是物理的存在的意思。

下面说明用于实现这种技术思想的具体的控制内容。

进气收集器内代表温度推定块B101基于节气门上游温度传感器24的检测温度T₁、内部冷却器27的下游的进气温度传感器28的检测温度T₂推定进气收集器的内部的代表温度T_M。具体而言，基于上式（4）进行推定。

进气收集器内空气质量推定块B102从流入进气收集器26的空气量Q减去自进气收集器26流出的空气量Qc（与流入发动机的空气量相等），由此，能够求出进气收集器内的空气量（从进气门25到IVC的进气阀11的进气通路内的空气量）。而且，将该空气量换算为质量（=M₁＋M₂）。另外，因为这是公知的方法，因此，在此仅限于简单的说明。流入进气收集器26的空气量Q由空气质量流量计21检测。根据需要也可以考虑净化空气量。该情况下，只要通过空气质量流量计21也同时检测出净化空气量即可。从进气收集器26流出的空气量Qc与向发动机流入的空气量相等，这由发动机吸入空气量推定块B103求出。

发动机吸入空气量推定块B103推定被发动机主体10吸入的空气量。另外，这也是公知的方法，因此，在此仅限于简单的说明。通过进气收集器内空气质量推定块B102求空气的质量M₁＋M₂，因此，能够求空气的密度。设定以该空气密度填满汽缸容积Vc，求出被发动机吸入的空气量Qc。另外，汽缸容积Vc为IVC的时机的汽缸容积。另外，发动机转速Ne为了进行对每一个汽缸在一个循环周期进行变换的单位换算而使用。

进气收集器内压力推定块B104基于进气收集器的内部的代表温度T_M及收集器内空气质量推定值M₁＋M₂，推定进气收集器内压力P。另外，收集器内空气质量推定值M₁＋M₂由进气收集器内空气质量推定块B102推定。而且，通过下式（5）能够推定进气收集器内压力P。

$P=\frac{M_1+M_2}{V_1+V_2}{\mathrm{RT}}_M---\left(5\right)$

从以上的控制块图推定进气收集器的内部的代表温度T_M，进一步推定进气收集器内压力P。

图4是说明进气收集器内的进气温度变化的图。

认为在时刻t1为踏下了加速器踏板的情况。

这时，通过由增压器22增压，空气的温度T1上升。而且，该空气由内部冷却器27冷却，因此，位于内部冷却器27下游的空气的温度T2没有太上升。

与之相对，由进气收集器内代表温度推定块B201推定的进气收集器的内部的代表温度T_M成为比空气温度T1低且比空气温度T2高的温度，能够推定正确的温度。

图5是说明进气收集器内的压力的变化的图。

而且，通过该代表温度T_M来推定进气收集器内的压力，因此，如图5所示，能够推定正确的压力。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述实施方式只不过是表示了本发明的应用例的一部分，并不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体的构成的意思。

Claims (6)

1.一种进气收集器的内部状态推定装置，其特征在于，包括：

增压器，其压送被发动机吸入的空气；

进气收集器，其位于所述增压器的下游；

内部冷却器，其设于所述进气收集器的内部，冷却由所述增压器压送并升温的空气；

冷却前温度检测部，其设于所述内部冷却器的上游，检测由所述增压器压送且由所述内部冷却器冷却之前的空气温度；

冷却后温度检测部，其设于所述内部冷却器的下游，检测由所述内部冷却器冷却的空气温度；

代表温度推定部，其基于冷却前温度及冷却后温度，推定所述进气收集器的内部的代表温度。

2.如权利要求1所述的进气收集器的内部状态推定装置，其特征在于，

还包括压力推定部，其基于所述代表温度来推定所述进气收集器的内部的压力。

3.如权利要求1或2所述的进气收集器的内部状态推定装置，其特征在于，

所述代表温度推定部基于下式（1）推定所述进气收集器的内部的代表温度T_M，

$T_M=\frac{(V_1+V_2)T_1{T}_2}{V_1{T}_2+V_2{T}_1}---\left(1\right)$

其中，

T₁：内部冷却器冷却前的进气温度；

T₂：内部冷却器冷却后的进气温度；

V₁：从进气门到内部冷却器的上游端面的进气通路的容积；

V₂：从内部冷却器的下游端面到进气阀的进气通路的容积。

4.如权利要求3所述的进气收集器的内部状态推定装置，其特征在于，所述压力推定部基于下式（2）推定所述进气收集器的内部的压力P，

$P=\frac{M_1+M_2}{V_1+V_2}{\mathrm{RT}}_M---\left(2\right)$

其中：

M₁+M₂：从进气门到进气阀的进气通路内的空气的质量；

R：气体常数。

5.如权利要求1、2、4中任一项所述的进气收集器的内部状态推定装置，其特征在于，

所述内部冷却器为水冷式。

6.如权利要求3所述的进气收集器的内部状态推定装置，其特征在于，

所述内部冷却器为水冷式。

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