DE102010032183B4

DE102010032183B4 - Ansaugsystemsteuervorrichtung und -Verfahren

Info

Publication number: DE102010032183B4
Application number: DE102010032183.4A
Authority: DE
Inventors: Jun Sasaki; Keiji Shimotani
Original assignee: Transtron Inc
Current assignee: Transtron Inc
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2030-07-24
Also published as: US8437946B2; DE102010032183A1; JP2011032913A; JP5363899B2; US20110029220A1

Abstract

Ansaugsystemsteuervorrichtung umfassend: eine Erfassungssektion, die eine Betriebsbedingung eines Motors erfasst; eine Beharrungswertbestimmungssektion, die Eingabe- und Ausgabebeharrungswerte für ein Ansaugsystem des Motors auf der Basis der erfassten Betriebsbedingung bestimmt, welches Ansaugsystem ein System ist, das eine Abgasrückführungssektion, einen variablen Düsenturbolader, einen Frischluftflusssensor und einen Ansaugdrucksensor enthält, als Eingabe eine Ansaugsystemeingabe empfängt, die einen Ventilöffnungsgrad in der Abgasrückführungssektion und einen Öffnungsgrad der variablen Leitschaufel in dem variablen Düsenturbolader enthält, und eine Ansaugsystemausgabe ausgibt, die eine Frischluftflussrate enthält, die durch den Frischluftflusssensor gemessen wird, und einen Ansaugdruck, der durch den Ansaugdrucksensor gemessen wird, wobei der Eingabebeharrungswert die Ansaugsystemeingabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird, der Ausgabebeharrungswert die Ansaugsystemausgabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird; eine Verstärkungsbestimmungssektion, die eine Verstärkung für ein Zustandsraummodell bestimmt, welches Zustandsraummodell ein Modell ist, das zur Steuerung des Ansaugsystems verwendet wird, als Modelleingabe eine Abweichung des Ventilöffnungsgrades und eine Abweichung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel empfängt und als Modellausgabe eine Abweichung der Frischluftflussrate und eine Abweichung des Ansaugdrucks ausgibt, wobei die Verstärkungsbestimmungssektion die bestimmte Verstärkung von der erfassten Betriebsbedingung und dem Ventilöffnungsgrad auf der Basis einer ersten Beziehung zwischen der Betriebsbedingung, dem Ventilöffnungsgrad und einer Verstärkung im Zustandsraummodell bestimmt; und eine erste Eingabeberechnungssektion, die die Ansaugsystemeingabe von der erfassten Betriebsbedingung, dem Eingabebeharrungswert, dem Ausgabebeharrungswert und der Ansaugsystemausgabe unter Verwendung des Zustandsraummodells berechnet, das die bestimmte Verstärkung hat.

Description

Die hierin diskutierte Ausführungsform betrifft eine Ansaugsystemsteuervorrichtung und ein Ansaugsystemsteuerverfahren, wodurch ein Ansaugsystem eines Motors gesteuert wird.
Die Verbrennung in einem Dieselmotor ist eine Magerverbrennung, bei der das Verhältnis von Sauerstoff zu Kraftstoff hoch ist, wodurch es zu einer Erhöhung der Menge an NOx (Stickstoffverbindung) bei der Abgasemission kommt. Jedoch erreichen moderne Dieselmotoren eine befriedigende Emissionsleistung in einer Beharrungsregion.
Als Technik bezüglich der Erfindung ist eine Technik zum Verbessern der Followability der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung und zum Reduzieren der Abgasemission bekannt.
[Patentdokument 1] Japanische offengelegte Patentveröffentlichung JP 2000-110 574 A .
Es ist jedoch wichtig, die Motorleistung nicht nur in einer Beharrungsregion zu verbessern, sondern auch in einer Übergangsregion, wo eine Beschleunigung oder dergleichen erfolgt.
Die Erfindung ist gemacht worden, um das obige Problem zu lösen, und eine Aufgabe von ihr ist das Vorsehen einer Ansaugsystemsteuervorrichtung und eines Ansaugsystemsteuerverfahrens, wodurch die Motorleistung in einer Übergangsregion verbessert werden kann.
Daher ist es eine Aufgabe unter einem Aspekt der Erfindung, eine Technik vorzusehen, mit der die Leistung eines Motors in der Übergangsregion verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt enthält eine Ansaugsystemsteuervorrichtung: eine Erfassungssektion, die eine Betriebsbedingung eines Motors erfasst; eine Beharrungswertbestimmungssektion, die Eingabe- und Ausgabebeharrungswerte für ein Ansaugsystem des Motors auf der Basis der erfassten Betriebsbedingung bestimmt, welches Ansaugsystem ein System ist, das eine Abgasrückführungssektion, einen variablen Düsenturbolader, einen Frischluftflusssensor und einen Ansaugdrucksensor enthält, als Eingabe eine Ansaugsystemeingabe empfängt, die einen Ventilöffnungsgrad in der Abgasrückführungssektion und einen Öffnungsgrad der variablen Leitschaufel in dem variablen Düsenturbolader enthält, und eine Ansaugsystemausgabe ausgibt, die eine Frischluftflussrate enthält, die durch den Frischluftflusssensor gemessen wird, und einen Ansaugdruck, der durch den Ansaugdrucksensor gemessen wird, wobei der Eingabebeharrungswert die Ansaugsystemeingabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird, der Ausgabebeharrungswert die Ansaugsystemausgabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird; eine Verstärkungsbestimmungssektion, die eine Verstärkung für ein Zustandsraummodell bestimmt, wobei das Zustandsraummodell ein Modell ist, das zur Steuerung des Ansaugsystems verwendet wird, als Modelleingabe eine Abweichung des Ventilöffnungsgrades und eine Abweichung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel empfängt und als Modellausgabe eine Abweichung der Frischluftflussrate und eine Abweichung des Ansaugdrucks ausgibt, wobei die Verstärkungsbestimmungssektion die bestimmte Verstärkung von der erfassten Betriebsbedingung und dem Ventilöffnungsgrad auf der Basis einer ersten Beziehung zwischen der Betriebsbedingung, dem Ventilöffnungsgrad und einer Verstärkung in dem Zustandsraummodell bestimmt; und eine erste Eingabeberechnungssektion, die die Ansaugsystemeingabe von der erfassten Betriebsbedingung, dem Eingabebeharrungswert, dem Ausgabebeharrungswert und der Ansaugsystemausgabe unter Verwendung des Zustandsraummodells berechnet, das die bestimmte Verstärkung hat.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Konfiguration eines Ansaugsystems eines Dieselmotors zeigt;
2 ist eine Ansicht, die eine EGR-Abhängigkeit der Beziehung zwischen VNT und MAF zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ansaugsystemsteuervorrichtung zeigt;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuersystemkonstruktionsvorrichtung zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Konstruieren eines Steuersystems eines FB-Controllers zeigt;
6 ist ein Blockdiagramm, das eine Definition eines Transferfunktionsmodells zeigt;
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Identifizierungsexperiment zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Identifizierungsverfahren eines Transferfunktionsmodells zeigt;
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Zustandsraummodell zeigt;
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines FB-Controllers zeigt, bei dem eine ILQ-Regelung eingesetzt wird;
11 ist eine Ansicht, die einen Bereich von (rpm, q, EGR) bei einem Vergleichsbeispiel zeigt;
12 ist eine Ansicht, die einen Bereich von (rpm, q, EGR) bei dem FB-Controller zeigt;
13 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation der Ansaugsystemsteuervorrichtung zeigt; und
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Umkehrmatrixerzeugungssektion zeigt.
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Nachfolgend wird ein Ansaugsystem 10 eines Dieselmotors 1 beschrieben, das ein Beispiel für ein Steuerungsziel einer Ansaugsystemsteuervorrichtung gemäß der Erfindung ist.
1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Konfiguration des Ansaugsystems 10 des Dieselmotors 1 zeigt. Das Ansaugsystem 10 enthält eine VNT-(Variable Nozzle Turbocharger-(auch bezeichnet als VGT: Variable Geometry Turbocharger))-Sektion 2, eine EGR-(Exhaust Gas Recirculation)-Sektion 5, einen Ansaugdrucksensor 3 und einen Frischluftflusssensor 4. In 1 ist die Frischluft 7 mit einem weißen Pfeil gekennzeichnet und ist das Abgas 6 mit einem schwarzen Pfeil gekennzeichnet.
Um die Sauerstoffmenge in dem Zylindergas des Dieselmotors 1 zu unterdrücken, öffnet das Ansaugsystem 10 ein Ventil der EGR-Sektion 5, um eine Rückführung des Abgases 6 auszuführen. Um ferner die Ausgabeeigenschaft des Dieselmotors 1 zu verbessern, wird der Abgasdruck verwendet, um eine variable Leitschaufel der VNT-Sektion 2 zu rotieren, um dadurch den Ansaugdruck der Frischluft 7 zu erhöhen.
Die Verwaltung der Sauerstoffmenge in der Ansaugluft ist zum Verringern der Abgasemission wichtig. Die Menge der Frischluft 7 (MAF: Mass Air Flow) und der Ansaugdruck (MAP: Manifold Absolute Sensor) werden verwendet, um die Sauerstoffmenge in der Ansaugluft zu erfassen. MAF wird durch den Frischluftflusssensor 4 gemessen, der nahe dem Eingang eines Ansaugrohres angebracht ist. MAP wird durch den Ansaugdrucksensor 3 gemessen, der in dem Ansaugrohr vorgesehen ist.
Eine Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 ist ein Beispiel, bei dem die Ansaugsystemsteuervorrichtung der Erfindung auf die Steuerung des Ansaugsystems des Dieselmotors 1 angewendet wird.
Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 steuert ein Ansaugsystem 10. Genauer gesagt: die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 steuert den Ventilöffnungsgrad (EGR-Öffnungsgrad), welcher der Öffnungsgrad eines EGR-Ventils in der EGR-Sektion 5 ist, und den Öffnungsgrad der variablen Leitschaufel (VNT-Öffnungsgrad), welcher der Öffnungsgrad der variablen Leitschaufel in der VNT-Sektion 2 ist, auf der Basis des MAF, der durch den Frischluftflusssensor 4 gemessen wird, und des MAP, der durch den Ansaugdrucksensor 3 gemessen wird. Nachfolgend ist ein Parameter, der den Ventilöffnungsgrad darstellt, als EGR definiert, ist ein Parameter, der den Öffnungsgrad der variablen Leitschaufel darstellt, als VNT definiert, ist ein Parameter, der den MAF darstellt, als MAF definiert und ist ein Parameter, der den MAP darstellt, als MAP definiert.
Nun wird eine Ansaugsystemsteuervorrichtung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel beschrieben.
Eine Ansaugsystemsteuervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels ist eine Ansaugsystemsteuervorrichtung, in der die Steuerung des EGR für den MAF und die Steuerung des VNT für den MAP durch ein PID-(Proportional-Integral-Differential)-Regelungsverfahren unabhängig voneinander erfolgen und die gegenseitige Störung zwischen den beiden Steueroperationen nicht berücksichtigt wird. Das erste Vergleichsbeispiel ist ein Steuersystem, bei dem eine beachtliche Menge an Arbeitsstunden zur Einstellung benötigt wird. Ferner wird das erste Vergleichsbeispiel durch die gegenseitige Störung in einer Übergangsregion (Zeit einer plötzlichen Beschleunigung, etc.) stark beeinflusst, so dass ein Problem der Zielwert-Followability besonders in der Übergangsregion aufgeworfen wird.
Dass ein Inkrement des MAF (Neigung des MAF bezüglich des VNT, die nachfolgend als VNT-MAF-Verstärkung bezeichnet ist) in Bezug auf ein Inkrement des VNT von EGR abhängt, kann als Ursache des Problems bei dem ersten Vergleichsbeispiel angesehen werden. 2 zeigt die EGR-Abhängigkeit der Beziehung zwischen dem VNT und dem MAF. Wie gezeigt, differiert das Vorzeichen der VNT-MAF-Verstärkung zwischen einem Zustand (EGR: geschlossener Zustand), wo das EGR-Ventil geschlossen ist (z. B. zur Beschleunigungszeit) und EGR kleiner als eine vorbestimmte EGR-Schwelle ist, und einem Zustand (EGR: geöffneter Zustand), wo das EGR-Ventil geöffnet ist und EGR größer gleich der vorbestimmten EGR-Schwelle ist. Dieses Phänomen stellt besonders in dem Fall ein Problem dar, wo ein MIMO-(Multi-In Multi-Out)-Regelungssystem zur Übergangsbetriebszeit eingerichtet wird, in der das EGR-Ventil kurzzeitig geöffnet und geschlossen wird.
In der Ansaugsystemsteuervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels sind die EGR-Steuerung und die VNT-Steuerung jeweils ein unabhängiges One-Input-One-Output-Regelungssystem, bei dem eine Eingabe einer Ausgabe entspricht. In dem Fall, wo EGR klein ist, tritt bei der EGR-Steuerung und der VNT-Steuerung in der Ansaugsystemsteuervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels kein ernsthaftes Problem auf. Wenn jedoch der Fall, wo EGR groß ist, mit zunehmender Häufigkeit bei der neueren, strengeren Regulierung in Bezug auf Abgasemissionen und die Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eintritt, stellt die Störung zwischen der EGR-Steuerung und der VNT-Steuerung ein Problem dar, das nicht ignoriert werden kann Als Nächstes wird eine Ansaugsystemsteuervorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel beschrieben.
In einer Ansaugsystemsteuervorrichtung des zweiten Vergleichsbeispiels wird ein VGT verwendet, der dieselbe Konfiguration wie der VNT hat, und wird bewirkt, dass das EGR-Steuersystem und das VGT-Steuersystem miteinander kooperieren. Das zweite Vergleichsbeispiel ist eine Ansaugsystemsteuervorrichtung, die eine Turbineneffizienz, die von dem MAF-Sensorwert und dem MAP-Sensorwert berechnet wird, dem EGR-Steuersystem und dem VGT-Steuersystem eingibt. Bei dem zweiten Vergleichsbeispiel werden der Zielwert und der Sensorwert des MAF nur dem EGR-System eingegeben und werden der Zielwert und der Sensorwert des MAP nur dem VGT-Steuersystem eingegeben. Deshalb wird bei dem zweiten Vergleichsbeispiel der Einfluss der gegenseitigen Störung zwischen der EGR-Steuerung und der VNT-Steuerung nicht berücksichtigt, so dass es schwierig ist, Motorcharakteristiken in der Übergangszeit zu verbessern.
Nun wird eine Konfiguration der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 beschrieben.
Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 wird als eine von Logiken in einer ECU (Engine Control Unit: Motorsteuereinheit (auch als ECM bezeichnet: Engine Control Module: Motorsteuermodul)) 8 implementiert, die ein eingebautes Steuersystem ist. Die Motorsteuereinheit 8 enthält eine Operationssteuersektion 9 zum Steuern der Operation des Dieselmotors 1 und die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 zum Steuern des Ansaugsystems 10.
Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 bestimmt eine Ansaugsystemausgabe, die eine Steuerausgabe von dem Ansaugsystem ist, auf der Basis von Betriebsbedingungen und eine Ansaugeingabe, die eine Steuereingabe von dem Ansaugsystem ist. Die Betriebsbedingungen enthalten die Rotationsgeschwindigkeit rpm des Dieselmotors 1 und die Kraftstoffeinspritzmenge q für den Dieselmotor 1. Die Ansaugsystemausgabe enthält den MAF und den MAP. Die Ansaugsystemeingabe enthält den EGR und den VNT. Die Betriebsbedingung kann einen Drosselöffnungsgrad, etc. enthalten.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 zeigt. Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 enthält, wie gezeigt, einen Planer 12 (k₀), eine Eingabeberechnungssektion 13 und eine Erfassungssektion 14. Die Eingabeberechnungssektion 13 enthält einen FB-(Feedback)-Controller 21 (K_FB), eine Subtraktionssektion 22 und eine Additionssektion 23.
Der FB-Controller 21 ist kein Controller, der die zwei One-Input-One-Output-Regelungen gleichzeitig arbeiten lässt, wie bei den ersten und zweiten Vergleichsbeispielen, sondern ein Controller, der gemäß einer Two-Input-Two-Output-Zustandsgleichung arbeitet. Das heißt, der FB-Controller 21 ist ein Controller, der die gegenseitige Störung zwischen der EGR-Steuerung und der VNT-Steuerung berücksichtigt. Der FB-Controller 21 löst das Problem des ersten Vergleichsbeispiels, das heißt das Problem der Umkehrung des Vorzeichens der VNT-MAF-Verstärkung, das in Abhängigkeit von der EGR-Größe auftritt.
Bei der Logik des ersten Vergleichsbeispiels nimmt das EGR-Steuersystem nur Bezug auf MAF_ref, und das VNT-Steuersystem nimmt nur Bezug auf MAP_ref. Die Logik des ersten Vergleichsbeispiels bestimmt eine Steuereingabe, indem eine Operationsgröße (P-Glied: Proportionalterm), die zu dem Fehler (ΔMAF, ΔMAP) zwischen einem Zielwert und einem gegenwärtigen Wert proportional ist, eine Operationsgröße (I-Glied: Integralterm), die zu der Gesamtsumme der Fehler proportional ist, die seit der Startzeit gemessen wurde, und, bei Bedarf, eine Operationsgröße (D-Glied: Differentialterm), die zu dem Abweichungsbetrag des Fehlers proportional ist, kombiniert werden. Diese Steueroperation wird als PID-Regelung bezeichnet. Bei der Logik des ersten Vergleichsbeispiels kann der Proportionalitätskoeffizient (Verstärkung) jedes Gliedes gemäß dem Fehlerbetrag oder Vorzeichen verändert werden; tatsächlich wird dessen Wert jedoch in der Versuchsstätte durch die Trial-and-Error-Methode korrigiert.
Der FB-Controller 21 verwendet einen Ausgabeabweichungswert, der durch Vektorisierung einer Abweichung ΔMAF von MAF und einer Abweichung ΔMAP von MAP erhalten wird, um einen Eingabeabweichungswert zu bestimmen, der durch Vektorisierung einer Abweichung ΔEGR von EGR und einer Abweichung ΔVNT von VNT erhalten wird. Der FB-Controller 21 multipliziert eine Verstärkungsmatrix in der Zustandsgleichung mit dem Ausgabeabweichungswert und seinem Integralwert, um den Eingabeabweichungswert zu erhalten.
Der Planer 12 bestimmt, als Ausgabebeharrungswerte, die Beharrungswerte einer Ansaugsystemausgabe sind, einen Zielwert MAF_ref von MAF und einen Zielwert MAP_ref von MAP von der Rotationsgeschwindigkeit rpm und Einspritzmenge q. Ferner bestimmt der Planer 12, als Eingabebeharrungswerte, die Beharrungswerte einer Ansaugsystemeingabe sind, eine Anfangssteuereingabe EGR_base von EGR und eine Anfangssteuereingabe VNT_base von VNT von den Betriebsbedingungen. Die Eingabeberechnungssektion 13 vergleicht die Zielwerte von MAF und MAP mit deren gegenwärtigen Werten und steuert die Werte von EGR und VNT so, dass die Zielwerte und gegenwärtigen Werte miteinander koinzidieren.
Der Planer 12 enthält eine zweite Tabellenspeichersektion 15 und eine zweite Entsprechungswertbestimmungssektion 16. Die zweite Tabellenspeichersektion 15 speichert eine Beharrungswerttabelle, die Ausgabebeharrungswerte und Eingabebeharrungswerte entsprechend den Betriebsbedingungen darstellt. Die Ausgabebeharrungswerte und Eingabebeharrungswerte werden durch ein Identifizierungsexperiment erhalten, das später beschrieben wird. Die zweite Entsprechungswertbestimmungssektion 16 erfasst den Ausgabebeharrungswert und Eingabebeharrungswert entsprechend einer gegebenen Betriebsbedingung von der Beharrungswerttabelle und gibt sie an die Eingabeberechnungssektion 13 aus.
Die Operation zum Bestimmen von EGR_base und VNT_base durch den Planer 12 erfolgt unter FF-(Feedforward)-Steuerung, und die Operation zum Bestimmen der Werte von EGR und VNT durch die Eingabeberechnungssektion 13 erfolgt unter FB-(Feedback)-Steuerung.
Die Eingabeberechnungssektion 13 berechnet eine neue Ansaugsystemausgabe von der Betriebsbedingung, dem Ausgabebeharrungswert, dem Eingabebeharrungswert und der Ansaugsystemausgabe.
Die Subtraktionssektion 22 subtrahiert die Ansaugsystemausgabe von dem Ausgabebeharrungswert, um einen Ausgabeabweichungswert zu berechnen. Der FB-Controller 21 berechnet einen Eingabeabweichungswert von dem Ausgabeabweichungswert, der Betriebsbedingung und dem EGR der Ansaugsystemeingabe. Die Additionssektion 23 addiert den Eingabebeharrungswert und den Eingabeabweichungswert, um die Ansaugsystemeingabe zu berechnen.
Nun wird ein Verfahren zum Konstruieren eines Steuersystems des FB-Controllers 21 beschrieben.
Eine Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50, die das Konstruktionsverfahren eines Steuersystems des FB-Controllers 21 ausführt, wird durch einen Computer realisiert. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 zeigt. Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 enthält eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 51, eine Speichersektion 52, eine Anzeigesektion 53, eine Operationssektion 54, eine Schreibsektion 55, eine Messsektion 56 und eine Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a. Die Speichersektion 52 speichert ein Formelmanipulationsprogramm zum Implementieren des Steuersystemkonstruktionsverfahrens. Die CPU 51 führt das in der Speichersektion 52 gespeicherte Formelmanipulationsprogramm aus. Die Schreibsektion 55 schreibt die Beharrungswerttabelle, die durch das Steuersystemkonstruktionsverfahren bestimmt wird, in die zweite Tabellenspeichersektion 15 in der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 und schreibt eine Verstärkungsmatrixtabelle, die durch das Steuersystemkonstruktionsverfahren bestimmt wurde, in eine erste Tabellenspeichersektion 41 in der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11. Die Messsektion 56 führt ein Identifizierungsexperiment zur Systemidentifizierung aus und misst ein Resultat des Identifizierungsexperimentes. Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a steuert das Ansaugsystem 10 bei dem Identifizierungsexperiment.
Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a hat dieselbe Konfiguration wie die Ansaugsystemsteuervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels. Das heißt, die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a führt die PID-Regelung vom EGR für den MAF und die PID-Regelung vom VNT für den MAP unabhängig aus. Das Ziel der Ausgabe der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 in einem eingeschwungenen Zustand entspricht einer Ausgabe der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a, die dieselbe Konfiguration wie die Ansaugsystemsteuervorrichtung des ersten Vergleichsbeispiels hat, in einem eingeschwungenen Zustand. Somit wird bei dem Steuersystemkonstruktionsverfahren eine Systemidentifizierung durch das Identifizierungsexperiment unter Verwendung der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a ausgeführt. Der Übergangszustand ist ein Zustand, wo ein Abweichungsbetrag vom EGR und ein Abweichungsbetrag vom VNT in einer vorbestimmten verstrichenen Zeit größer als eine vorbestimmte Abweichungsschwelle sind. Der eingeschwungene Zustand ist ein Zustand, wo ein Abweichungsbetrag von EGR und ein Abweichungsbetrag von VNT in einer vorbestimmten verstrichenen Zeit kleiner gleich der vorbestimmten Abweichungsschwelle sind.
Bei dem Verfahren zum Konstruieren des Steuersystems des FB-Controllers 21 wird nach der Verstärkungsmatrix (A-Matrix, B-Matrix), die den Koeffizienten der Zustandsgleichung darstellt, nicht nach einer Trial-and-Error-Methode in der Versuchsstätte gesucht, sondern sie wird gemäß einem Resultat der Systemidentifizierung berechnet.
5 ist ein Flussdiagramm, welches das Verfahren zum Konstruieren des Steuersystems des FB-Controllers 21 zeigt.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 definiert das Transferfunktionsmodell (Formelmodell) eines Identifizierungsmodells Gpn, um durch die Systemidentifizierung berechnet zu werden (S11). 6 ist ein Blockdiagramm, das eine Definition des Transferfunktionsmodells zeigt. Gpn reagiert nur auf einen Abweichungsbetrag einer Eingabe und ist deshalb als Differenzsystem (Relativbetrag) definiert. Gpn gibt ΔVi ein und ΔVo aus. ΔVi ist ein Vektor, der sowohl Elemente von ΔEGR als auch von ΔVNT hat, und ΔVo ist ein Vektor, der sowohl Elemente von ΔMAF als auch von ΔMAP hat.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 führt das Identifizierungsexperiment aus und erfasst ein Resultat des Identifizierungsexperimentes (S12). Das Ansaugsystem 10 gibt EGR und VNT als Ansaugsystemeingabe ein und gibt MAF und MAP als Ansaugsystemausgabe aus. Bei dem Identifizierungsexperiment ist ein Wert (Absolutwert), der den eingeschwungenen Zustand vor einer Veränderung der Ansaugsystemeingabe enthält, als Ansaugsystemeingabe gegeben, so dass Gpn, das als Differenzsystem definiert ist, nicht direkt berechnet werden kann. Daher wird bei dem Identifizierungsexperiment eine Vielzahl von Betriebsbedingungen (Rotationsgeschwindigkeit rpm, Einspritzmenge q) definiert, um die Ansaugsystemeingabe Vi und die Ansaugsystemausgabe Vo im eingeschwungenen Zustand bei jeder Betriebsbedingung zu messen. 7 ist ein Blockdiagramm, welches das Identifizierungsexperiment zeigt. Vi ist ein Vektor, der sowohl Elemente von EGR als auch von VNT hat, und Vo ist ein Vektor, der sowohl Elemente von MAF als auch von MAP hat.
Bei dem Identifizierungsexperiment führt die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a die PID-Regelung von EGR für MAF und die PID-Regelung von VNT für MAP unabhängig aus, um dadurch das Ansaugsystem 10 zu steuern. Bei dem Identifizierungsexperiment definiert die Messsektion 56 die Eingabe Vi im eingeschwungenen Zustand bei jeder Betriebsbedingung als FF-Wert Vi_base und zeichnet den FF-Wert Vi_base auf. Ferner definiert die Messsektion 56 die Ausgabe Vo im eingeschwungenen Zustand bei jeder Betriebsbedingung als Zielwert Vo_base und zeichnet den Zielwert Vo_base auf. Vi_base ist ein Vektor, der sowohl Elemente von EGR_base als auch von VNT_base hat, und Vo_ref ist ein Vektor, der sowohl Elemente von MAF_ref als auch von MAP_ref hat.
Bezüglich des EGR sind zwei Modi definiert, nämlich ein a-Modus und ein b-Modus. Der a-Modus ist ein Modus, wo EGR im eingeschwungenen Zustand ist. Der b-Modus ist ein Modus, wo EGR auf 0 gesetzt ist (ganz geschlossen). Die PID-Regelung von EGR und die PID-Regelung von VNT erfolgen nach einer gegebenen Betriebsbedingung (Rotationsgeschwindigkeit, Einspritzmenge), um den a-Modus im eingeschwungenen Zustand zu messen. Ferner wird die PID-Regelung von VNT mit dem auf 0 gesetzten EGR gemäß einer gegebenen Betriebsbedingung (Rotationsgeschwindigkeit, Einspritzmenge) ausgeführt, um den b-Modus im eingeschwungenen Zustand zu messen.
Bei dem Identifizierungsexperiment werden Parameter, wie etwa Verstärkung, Zeitkonstante und Totzeit, der MAF-Antwort und MAP-Antwort in dem Fall berechnet, wo EGR und VNT schrittweise verändert werden, und die Parameter werden durch tatsächliche Steuerung des Dieselmotors 1 durch die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11a gemessen.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 führt ein a-Modus-Identifizierungsexperiment zum Erfassen eines a-Modus-Messwertes aus und führt ein b-Modus-Identifizierungsexperiment zum Erfassen eines b-Modus-Messwertes aus.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 misst einen a-Modus-EGR (S13). Wie im Falle des a-Modus führt die Messsektion 56 die PID-Regelung von EGR und die PID-Regelung von VNT unter einer gegebenen Kooperationsbedingung (Rotationsgeschwindigkeit, Einspritzmenge) aus, um den EGR im eingeschwungenen Zustand zu messen.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 führt die Identifizierung des Transferfunktionsmodells von Gpn aus (S14). 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Identifizierungsverfahren des Transferfunktionsmodells zeigt. Zur Identifizierung von Gpn legt die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 einen Wert, der durch Subtrahieren des FF-Wertes Vi_base von der Eingabe Vi des Ansaugsystems 10 bei dem Identifizierungsexperiment erhalten wird, als Eingabe ΔVi des Transferfunktionsmodells von Gpn fest und legt einen Wert, der durch Subtrahieren des Zielwertes Vo_ref von der Ausgabe Vo des Ansaugsystems 10 bei dem Identifizierungsexperiment erhalten wird, als Ausgabe ΔVo des Transferfunktionsmodells von Gpn fest.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 identifiziert ein a-Modus-Transferfunktionsmodell von Gpn von dem a-Modus-Messwert und identifiziert ein b-Modus-Transferfunktionsmodell von Gpn von dem b-Modus-Messwert.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 konvertiert das identifizierte Transferfunktionsmodell in ein Zustandsraummodell eines diskreten Systems, das für die numerische Berechnung geeignet ist (S15). Genauer gesagt: die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 konvertiert das Transferfunktionsmodell von Gpn in ein Zustandsraummodell von Gpn unter Verwendung eines Formelmanipulationsinstrumentes. Das Zustandsraummodell von Gpn wird durch die folgende Zustandsgleichung beschrieben. [Ziffer 1]
Eine Matrix Ad ist eine Matrix von zwei Zeilen und zwei Spalten und hat Elemente A11, A12, A21 und A22. Eine Matrix Bd ist eine Matrix von zwei Zeilen und zwei Spalten und hat Elemente B11, B12, B21 und B22. Ein vertikaler Vektor ΔVo hat Elemente von ΔMAF und ΔMAP. Ein vertikaler Vektor ΔVi hat Elemente von ΔEGR und ΔVNT.
9 ist ein Blockdiagramm, welches das Zustandsraummodell zeigt. Wie im Falle des Transferfunktionsmodells gibt das Zustandsraummodell von Gpn ΔVi ein und ΔVo aus. Das Zustandsraummodell enthält einen Multiplizierer 61a zum Multiplizieren der Verstärkungsmatrix Ad mit ΔVo, einen Multiplizierer 61b zum Multiplizieren der Verstärkungsmatrix Bd mit ΔVi, einen Addierer 63 zum Addieren einer Ausgabe des Multiplizierers 61a und einer Ausgabe des Multiplizierers 61b und eine Verzögerungsvorrichtung 62 zum Verzögern der Ausgabe des Addierers 63 um einen Abtastwert. Die Ausgabe der Verzögerungsvorrichtung 62 ist ΔVo.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 berechnet ein a-Modus-Zustandsraummodell von dem a-Modus-Transferfunktionsmodell und berechnet ein b-Modus-Zustandsraummodell von dem b-Modus-Transferfunktionsmodell. Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 definiert Ad, das im a-Modus identifiziert wird, als Aa, definiert Bd, das im a-Modus identifiziert wird, als Ba, definiert Ad, das im b-Modus identifiziert wird, als Ab, definiert Bd, das im b-Modus identifiziert wird, als Bb und definiert den im eingeschwungenen Zustand im a-Modus gemessenen EGR als ea.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 bestimmt eine Konfiguration des Steuersystems des FB-Controllers 21 auf der Basis des Zustandsraummodells und eines vorbestimmten Steuersystemkonstruktionsverfahrens (S16). Ein konkretes Beispiel für eine Konfiguration des Steuersystems wird später beschrieben.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 schreibt berechnete Parameter in die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 (S17). Genauer gesagt: die Schreibsektion 55 schreibt den FF-Wert Vi_base und den Zielwert Vo_ref bei jeder Betriebsbedingung in die zweite Tabellenspeichersektion 15. Ferner schreibt die Schreibsektion 55 die Elemente Aa, Ba, Ab und Bb der Matrizen, die das Zustandsraummodell bei jeder Betriebsbedingung darstellen, und ea in die erste Tabellenspeichersektion 41.
Die Steuersystemkonstruktionsvorrichtung 50 beendet dann diesen Ablauf.
Nun wird ein konkretes Beispiel für eine Konfiguration des FB-Controllers 21 beschrieben.
Wenn das Zustandsraummodell erhalten wird, kann ein beliebiges Steuersystemkonstruktionsverfahren angewendet werden. Ein allgemeines Verfahren ist z. B. eine Optimale Regelung (Verfahren zum Berechnen, als Lösung einer Riccati-Gleichung, einer Verstärkungsmatrix, die die Gesamtsumme von Versetzungen und die Gesamtsumme von Steuereingaben mit einer angemessenen Wichtung minimiert). Ein Verfahren, das zweckmäßigerweise in dem Fall eingesetzt wird, wo der Schwerpunkt auf den Antwortcharakteristiken in der Übergangszeit liegt, ist z. B. eine ILQ-(Inverse Lineare Quadratische)-Regelung (eine Umkehrmatrix der B-Matrix wird mit dem Fehler selbst und der Integration des Fehlers multipliziert und Resultate werden addiert, um den Steuerbetrag zu erhalten, was auch als Inverse Optimale Regelung bezeichnet wird). Ein Verfahren, das zweckmäßigerweise in dem Fall eingesetzt wird, wo eine Lücke zwischen einer realen Maschine und einer Modelldarstellung bewältigt werden muss, ist z. B. eine Robuste Regelung (Modell wird durch ein Nominalmodell und variable Elemente dargestellt, um der erforderlichen Antwort auf den ungünstigsten Fall, einschließlich der Abweichung, zu genügen).
In der vorliegenden Ausführungsform wird die ILQ-Regelung verwendet. 10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des FB-Controllers 21 zeigt, der die ILQ-Regelung nutzt. Der FB-Controller 21 enthält eine Verstärkungsmatrixberechnungssektion 31, eine Integrationssektion 32, eine Abweichungswertberechnungssektion 33 und eine erste Tabellenspeichersektion 41. Die erste Tabellenspeichersektion 41 speichert eine Verstärkungsmatrixtabelle, die Aa, Ab, Ba und Bb entsprechend jeder von der Vielzahl von Betriebsbedingungen darstellt, und eine EGR-Tabelle, die ea entsprechend jeder von der Vielzahl von Betriebsbedingungen darstellt.
Die Verstärkungsmatrixberechnungssektion 31 enthält erste Entsprechungswertbestimmungssektionen 47a, 47b, 47c, 47d und 47e, eine Verteilungsverhältnisberechnungssektion 45 und Interpolationssektionen 46a und 46b. Die ersten Entsprechungswertbestimmungssektionen 47a, 47b, 47c, 47d und 47e erfassen jeweilig Aa, Ab, Ba, Bb und ea entsprechend der erfassten Betriebsbedingung von der ersten Tabellenspeichersektion 41.
Nun wird die Verstärkungsmatrixberechnungssektion 31 beschrieben.
Die Systemidentifizierung in manch einem Ansaugsteuersystem wird im Allgemeinen für jede Betriebsbedingung (Rotationsgeschwindigkeit rpm, Einspritzmenge q) ausgeführt. Jedoch verändern sich, wie oben beschrieben, die Charakteristiken des Ansaugsystems 10 in Abhängigkeit vom EGR. Wie oben beschrieben, misst daher bei dem Verfahren zum Konstruieren das Steuersystem des FB-Controllers 21 den EGR im eingeschwungenen Zustand unter jeder von der Vielzahl von Betriebsbedingungen.
Bei der obigen Operation bilden Ad und Bd, die Verstärkungsmatrizen des Zustandsraummodells des FB-Controllers 21 sind, jeweils eine Matrix, die von den drei Parametern rpq, q und ea abhängt. Dieses Modell wird als dreidimensionales Modell bezeichnet. Das heißt, bei der Definition des dreidimensionalen Modells sind drei Elemente vorhanden, die die Zahlenwerte in der Matrix verändern können. Die Verstärkungsmatrizen Ad und Bd haben jeweils eine Größe von zwei Zeilen und zwei Spalten (im Falle von zwei Eingaben und zwei Ausgaben). Zur Erzeugung des dreidimensionalen Modells werden Aa, Ab, Ba und Bb durch die obenerwähnten a-Modus- und b-ModusIdentifizierungsexperimente identifiziert.
11 ist eine Ansicht, die einen Bereich von (rpm, q, EGR) bei dem ersten Vergleichsbeispiel zeigt. Der EGR beim ersten Vergleichsbeispiel ist im eingeschwungenen Zustand entsprechend (rpm, q) auf ea fixiert. Daher bestimmt eine Koeffiziententabelle beim ersten Vergleichsbeispiel einen Koeffizienten der Zustandsgleichung für eine beliebige Betriebsbedingung (rpm, q). Ein Punkt (rpm, q, EGR), der beim ersten Vergleichsbeispiel bestimmt wird, kann jeden beliebigen Wert auf der schraffierten gekrümmten Fläche in 11 haben.
Andererseits speichert der FB-Controller 21 die Verstärkungsmatrixtabelle, die Aa, Ab, Ba und Bb entsprechend (rpm, q) darstellt, und die EGR-Tabelle, die ea entsprechend (rpm, q) darstellt. 12 ist eine Ansicht, die einen Bereich von (rpm, q, EGR) in dem FB-Controller 21 zeigt. Der FB-Controller 21 nimmt Bezug auf die EGR-Tabelle, um ea gemäß einer beliebigen Betriebsbedingung (rpm, q) zu bestimmen. Ferner nimmt der FB-Controller 21 Bezug auf die Verstärkungsmatrixtabelle, um die Verstärkungsmatrizen Ad und Bd in (rpm, q, EGR) zu bestimmen. EGR kann einen beliebigen Wert zwischen 0 und ea haben. Das heißt, ein Punkt (rpm, q, EGR), der durch den FB-Controller 21 bestimmt wird, kann jeden beliebigen Wert in dem schraffierten dreidimensionalen Raum in 12 haben.
Die Verstärkungsmatrixberechnungssektion 31 führt eine lineare Verteilung (Interpolation) der Elemente Aa und Ab gemäß ea entsprechend der Betriebsbedingung aus, um Ad zu berechnen. Ähnlich führt der FB-Controller 21 eine lineare Verteilung (Interpolation) der Elemente Ba und Bb gemäß EGR aus, um Bd zu berechnen.
In dem Fall, wo EGR größer gleich EGR im eingeschwungenen Zustand (a-Modus) unter der gegenwärtigen Betriebsbedingung ist, führt der FB-Controller 21 keine Extrapolation aus, um die Erzeugung einer ungewollten Systemmatrix zu verhindern, sondern gibt a-Modus-Matrixwerte Aa und Ba ohne Abwandlung aus.
Als Nächstes wird die Operation der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 beschrieben.
13 ist ein Flussdiagramm, das die Operation der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 zeigt.
Die Erfassungssektion 14 erfasst eine Betriebsbedingung von der Operationssteuersektion 9 (S21). Der Planer 12 bestimmt einen Ausgabebeharrungswert, der eine Ansaugsystemeingabe ist, die unter der gegenwärtigen Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird, und einen Eingabebeharrungswert, der eine Ansaugsystemeingabe ist, die unter der gegenwärtigen Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird (S22). Die Verstärkungsmatrixberechnungssektion 31 bestimmt ea entsprechend der gegenwärtigen Betriebsbedingung, bestimmt die Verstärkungsmatrix Ad von Aa, Ab und ea entsprechend der gegenwärtigen Betriebsbedingung und dem gegenwärtigen EGR und bestimmt die Verstärkungsmatrix Bd von Ba, Bb und ea entsprechend der gegenwärtigen Betriebsbedingung und dem gegenwärtigen EGR (S23). Die Integrationssektion 32 und die Abweichungswertberechnungssektion 33 verwenden ein Zustandsraummodell, das durch die bestimmten Verstärkungsmatrizen Ad und Bd definiert ist, um eine Ansaugsystemeingabe Vi von der gegenwärtigen Betriebsbedingung, dem bestimmten Eingabebeharrungswert, dem bestimmten Ausgabebeharrungswert und der gegenwärtigen Ansaugsystemaungabe Vo zu berechnen (S24).
Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 wiederholt den obigen Verarbeitungsablauf.
Als Nächstes wird die Abweichungswertberechnungssektion 33 beschrieben.
In dem Fall, wenn die Abweichungswertberechnungssektion 33 die Umkehrmatrixerzeugungssektion 70 zum Berechnen der Umkehrmatrix von Bd wie in dem Fall hat, wo die ILQ-Regelung als Steuersystemkonstruktionsverfahren des FB-Controllers 21 angewendet wird, wird eingeschätzt, dass der Vektor, der Bd darstellt, seine lineare Unabhängigkeit verliert und der Wert der Determinante Bd 0 wird. Ferner kann es den Fall geben, wo der Absolutwert der Determinante signifikant klein wird, in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung oder dem Einheitssystem, selbst wenn der Wert der Determinante nicht 0 wird.
Die Umkehrmatrixerzeugungssektion 70 verhindert die Erzeugung einer durch die obigen Fälle verursachten übertriebenen Steuereingabe. 14 ist ein Blockdiagramm der Umkehrmatrixerzeugungssektion 70. Die Umkehrmatrixerzeugungssektion 70 enthält eine Minimalwertspeichersektion 71, einen Komparator 72, einen Schalter 73, eine Umkehrzahlberechnungssektion 74, eine Determinantenberechnungssektion 75 und eine Elementberechnungssektion 76. Die Elemente B11, B12, B21 und B22 von Bd werden der Umkehrmatrixerzeugungssektion 70 eingegeben. Elemente inv(B)11, inv(B)12, inv(B)21 und inv(B)22 der Umkehrmatrix von Bd werden von der Umkehrmatrixerzeugungssektion 70 ausgegeben.
Die Minimalwertspeichersektion 71 speichert einen Minimalwert DET_B_MIN der Determinante von Bd. Die Determinantenberechnungssektion 75 berechnet die Determinante von Bd. Wenn der Komparator 72 bestimmt, dass der Wert der Determinante von Bd kleiner gleich DET_B_MIN ist, gibt der Schalter 73 DET_B_MIN zur Vermeidung der Null aus. Der FB-Controller 21 führt vorzugsweise solch eine Null-Vermeidung aus.
Die Umkehrzahlberechnungssektion 74 berechnet die Umkehrzahl der Ausgabe von dem Schalter 73. Die Elementberechnungssektion 76 berechnet Elemente der Umkehrmatrix von Bd auf der Basis der Elemente von Bd und der Ausgabe von der Umkehrzahlberechnungssektion 74.
Nun werden Effekte der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 beschrieben.
Die Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 führt eine Modellierung einschließlich EGR aus, um dadurch das Auftreten einer inversen Antwort aufgrund einer Veränderung des Vorzeichens eines Inkrementes von MAF durch EGR bei einer Erhöhung von VNT zu unterdrücken.
Gemäß der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 kann ein Rückgang des Auftretens der inversen Antwort in der Übergangsbetriebszeit erwartet werden, in der der EGR plötzlich verändert wird. Ferner kann ein Rückgang der Abgasemission (NOx/PM) erwartet werden.
Nun wird eine andere Konfiguration der Ansaugsystemsteuervorrichtung 11 beschrieben.
Die Verwendung des dreidimensionalen Modells ist nicht auf die oben angegebene Konfiguration des FB-Controllers 21 begrenzt. Auch im FB-Controller 21, bei dem ein anderes Steuersystemkonstruktionsverfahren zum Einsatz kommt, führt die Verstärkungsmatrixberechnungssektion 31 eine lineare Verteilung von Aa und Ab, die Identifizierungsmodelle sind, gemäß ea entsprechend der erfassten Betriebsbedingung aus, um Ad zu berechnen, sowie die lineare Verteilung von Ba und Bb, die Identifizierungsmodelle sind, gemäß ea entsprechend der erfassten Betriebsbedingung, um Bd zu berechnen.
Die Ansaugsystemsteuervorrichtung der Erfindung kann auf die Steuerung des Ansaugsystems von Motoren angewendet werden, die andere sind als der Dieselmotor. Zum Beispiel kann die Ansaugsystemsteuervorrichtung der Erfindung auf einen Benzinmotor angewendet werden, der eine Zylinderdirekteinspritzsektion, eine Abgasrückführungssektion und eine Vorverdichtungssektion hat.
Eine Erfassungssektion 14 entspricht z. B. der Erfassungssektion 14.
Eine Beharrungswertbestimmungssektion entspricht z. B. dem Planer 12.
Eine Verstärkungsbestimmungssektion entspricht z. B. der Verstärkungsmatrixberechnungssektion 31.
Eine erste Eingabeberechnungssektion enthält die Subtraktionssektion 22, die Integrationssektion 32, die Abweichungswertberechnungssektion 33 und die Additionssektion 23.
Eine erste Beziehungsspeichersektion entspricht z. B. der ersten Tabellenspeichersektion 41.
Eine zweite Beziehungsspeichersektion entspricht z. B. der zweiten Tabellenspeichersektion 15.
Eine erste Entsprechungswertbestimmungssektion entspricht z. B. den ersten Entsprechungswertbestimmungssektionen 47a, 47b, 47c, 47d und 47e.
Eine zweite Entsprechungswertbestimmungssektion entspricht z. B. der zweiten Entsprechungswertbestimmungssektion 16.
Eine Ausgabeabweichungswertberechnungssektion entspricht z. B. der Subtraktionssektion 22.
Eine Eingabeabweichungswertberechnungssektion enthält z. B. die Integrationssektion 32 und die Abweichungswertberechnungssektion 33.
Eine zweite Eingabeberechnungssektion entspricht z. B. der Additionssektion 23.
Eine erste Ausgabeverstärkung entspricht z. B. Aa.
Eine zweite Ausgabeverstärkung entspricht z. B. Ab.
Eine bestimmte Eingabeverstärkung entspricht z. B. Ad.
Eine erste Eingabeverstärkung entspricht z. B. Ba.
Eine zweite Eingabeverstärkung entspricht z. B. Bb.
Eine bestimmte Eingabeverstärkung entspricht z. B. Bd.
Ein spezifischer Ventilöffnungsgrad entspricht z. B. ea.
Ein erster Bereich entspricht z. B. einem Zustand, wo EGR größer gleich einer vorbestimmten EGR-Schwelle ist.
Ein zweiter Bereich entspricht z. B. einem Zustand, wo EGR kleiner als die vorbestimmte EGR-Schwelle ist.
Bezugszeichenliste

1: ist ein Dieselmotor.
2: ist ein VNT.
3: ist ein Ansaugdrucksensor.
4: ist ein Frischluftflusssensor.
5: ist eine EGR-Sektion.
6: ist Abgas.
7: ist Frischluft.
8: ist eine Motorsteuereinheit.
9: ist eine Operationssteuersektion.
10: ist ein Ansaugsystem.
11: ist eine Ansaugsystemsteuervorrichtung.
11a: ist eine Ansaugsystemsteuervorrichtung.
12: ist ein Planer.
13: ist eine Ansaugberechnungssektion.
14: ist eine Erfassungssektion.
15: ist eine zweite Tabellenspeichersektion.
16: ist eine zweite Entsprechungswertbestimmungssektion.
21: ist ein FB-Controller.
22: ist eine Subtraktionssektion.
23: ist eine Additionssektion.
31: ist eine Verstärkungsmatrixberechnungssektion.
32: ist eine Integrationssektion.
33: ist eine Abweichungswertberechnungssektion.
41: ist eine erste Tabellenspeichersektion.
45: ist eine Verteilungsverhältnisberechnungssektion.
46a und 46b: sind Interpolationssektionen.
47a, 47b, 47c, 47d und 47e: sind erste Entsprechungswertbestimmungssektionen.
50: ist eine Steuersystemkonstruktionsvorrichtung.
51: ist eine CPU.
52: ist eine Speichersektion.
53: ist eine Anzeigesektion.
54: ist eine Betriebssektion.
55: ist eine Schreibsektion.
56: ist eine Messsektion.
61a und 61b: sind Multiplizierer.
62: ist eine Verzögerungsvorrichtung.
63: ist ein Addierer.

Claims

Ansaugsystemsteuervorrichtung umfassend: eine Erfassungssektion, die eine Betriebsbedingung eines Motors erfasst; eine Beharrungswertbestimmungssektion, die Eingabe- und Ausgabebeharrungswerte für ein Ansaugsystem des Motors auf der Basis der erfassten Betriebsbedingung bestimmt, welches Ansaugsystem ein System ist, das eine Abgasrückführungssektion, einen variablen Düsenturbolader, einen Frischluftflusssensor und einen Ansaugdrucksensor enthält, als Eingabe eine Ansaugsystemeingabe empfängt, die einen Ventilöffnungsgrad in der Abgasrückführungssektion und einen Öffnungsgrad der variablen Leitschaufel in dem variablen Düsenturbolader enthält, und eine Ansaugsystemausgabe ausgibt, die eine Frischluftflussrate enthält, die durch den Frischluftflusssensor gemessen wird, und einen Ansaugdruck, der durch den Ansaugdrucksensor gemessen wird, wobei der Eingabebeharrungswert die Ansaugsystemeingabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird, der Ausgabebeharrungswert die Ansaugsystemausgabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird; eine Verstärkungsbestimmungssektion, die eine Verstärkung für ein Zustandsraummodell bestimmt, welches Zustandsraummodell ein Modell ist, das zur Steuerung des Ansaugsystems verwendet wird, als Modelleingabe eine Abweichung des Ventilöffnungsgrades und eine Abweichung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel empfängt und als Modellausgabe eine Abweichung der Frischluftflussrate und eine Abweichung des Ansaugdrucks ausgibt, wobei die Verstärkungsbestimmungssektion die bestimmte Verstärkung von der erfassten Betriebsbedingung und dem Ventilöffnungsgrad auf der Basis einer ersten Beziehung zwischen der Betriebsbedingung, dem Ventilöffnungsgrad und einer Verstärkung im Zustandsraummodell bestimmt; und eine erste Eingabeberechnungssektion, die die Ansaugsystemeingabe von der erfassten Betriebsbedingung, dem Eingabebeharrungswert, dem Ausgabebeharrungswert und der Ansaugsystemausgabe unter Verwendung des Zustandsraummodells berechnet, das die bestimmte Verstärkung hat.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verstärkung eine Ausgabeverstärkung enthält, mit der die Modellausgabe zu multiplizieren ist, und eine Eingabeverstärkung, mit der die Modelleingabe zu multiplizieren ist, und die Verstärkungsbestimmungssektion umfasst: eine erste Beziehungsspeichersektion, zum Speichern der ersten Beziehung zwischen der Betriebsbedingung, einem spezifischen Ventilöffnungsgrad in einem ersten Zustand, einer ersten Ausgabeverstärkung, die eine Ausgabeverstärkung im ersten Zustand ist, einer ersten Eingabeverstärkung, die eine Eingabeverstärkung im ersten Zustand ist, einer zweiten Ausgabeverstärkung, die eine Ausgabeverstärkung im zweiten Zustand ist, wo der Ventilöffnungsgrad niedriger als im ersten Zustand ist, und einer zweiten Eingabeverstärkung, die eine Eingabeverstärkung im zweiten Zustand ist; eine erste Entsprechungswertbestimmungssektion, die auf der Basis der ersten Beziehung einen spezifischen Ventilöffnungsgrad entsprechend der erfassten Betriebsbedingung, eine erste Ausgabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung, eine zweite Ausgabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung, eine erste Eingabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung und eine zweite Eingabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung bestimmt; eine Ausgabeverstärkungsbestimmungssektion, die die Ausgabeverstärkung auf der Basis des Ventilöffnungsgrades, des bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrades, der bestimmten ersten Ausgabeverstärkung und der bestimmten zweiten Ausgabeverstärkung bestimmt; und eine Eingabeverstärkungsbestimmungssektion, die die Eingabeverstärkung auf der Basis des Ventilöffnungsgrades, des bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrades, der bestimmten ersten Eingabeverstärkung und der bestimmten zweiten Eingabeverstärkung bestimmt.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Betriebsbedingung eine erste Betriebsbedingungsgröße und eine zweite Betriebsbedingungsgröße enthält und die Ausgabeverstärkung als auch die Eingabeverstärkung eine Matrix mit zwei Zeilen und zwei Spalten ist.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 3, bei der die erste Betriebsbedingungsgröße eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors ist und die zweite Betriebsbedingungsgröße ein Kraftstoffeinspritzbetrag für den Motor ist.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der der erste Zustand der eingeschwungene Zustand des Ventilöffnungsgrades und des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel ist, falls die Steuerung des Ventilöffnungsgrades für die Frischluftflussrate und die Steuerung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel für den Ansaugdruck unabhängig voneinander ausgeführt werden, und der zweite Zustand der eingeschwungene Zustand des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel ist, falls die Steuerung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel für den Ansaugdruck ausgeführt wird, während der Ventilöffnungsgrad auf einen Minimalwert fixiert ist.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 5, bei der die erste Beziehungsspeichersektion eine Vielzahl der Betriebsbedingungen speichert, einen spezifischen Ventilöffnungsgrad entsprechend jeder von der Vielzahl der Betriebsbedingungen, eine erste Ausgabeverstärkung entsprechend jeder von der Vielzahl der Betriebsbedingungen, eine zweite Ausgabeverstärkung entsprechend jeder von der Vielzahl der Betriebsbedingungen, eine erste Eingabeverstärkung entsprechend jeder von der Vielzahl der Betriebsbedingungen und eine zweite Eingabeverstärkung entsprechend jeder von der Vielzahl der Betriebsbedingungen, die Ausgabeverstärkungsbestimmungssektion den bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrad, die bestimmte erste Ausgabeverstärkung und die bestimmte zweite Ausgabeverstärkung von der Speichersektion erfasst und die bestimmte erste Ausgabeverstärkung und die bestimmte zweite Ausgabeverstärkung gemäß dem Ventilöffnungsgrad und dem bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrad interpoliert, um die Ausgabeverstärkung zu berechnen, und die Eingabeverstärkungsbestimmungssektion den bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrad, die bestimmte erste Eingabeverstärkung und die bestimmte zweite Eingabeverstärkung von der Speichersektion erfasst und die bestimmte erste Eingabeverstärkung und die bestimmte zweite Eingabeverstärkung gemäß dem Ventilöffnungsgrad und dem bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrad interpoliert, um die Eingabeverstärkung zu berechnen.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Ausgabeverstärkungsbestimmungssektion die Ausgabeverstärkung berechnet, indem die bestimmte erste Ausgabeverstärkung und die bestimmte zweite Ausgabeverstärkung gemäß einem Verhältnis zwischen dem Ventilöffnungsgrad und dem bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrad linear interpoliert werden, und die Eingabeverstärkungsbestimmungssektion die Eingabeverstärkung berechnet, indem die bestimmte erste Eingabeverstärkung und die bestimmte zweite Eingabeverstärkung gemäß einem Verhältnis zwischen dem Ventilöffnungsgrad und dem bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrad linear interpoliert werden.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Beharrungswertbestimmungssektion umfasst: eine zweite Beziehungsspeichersektion, die eine zweite Beziehung zwischen der Betriebsbedingung, einem Ausgabebeharrungswert und einem Eingabebeharrungswert speichert; und eine zweite Entsprechungswertbestimmungssektion, die auf der Basis der ersten Beziehung den Ausgabebeharrungswert entsprechend der erfassten Betriebsbedingung und den Eingabebeharrungswert entsprechend der erfassten Betriebsbedingung bestimmt.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Eingabeberechnungssektion umfasst: eine Ausgabeabweichungswertberechnungssektion, die einen Ausgabeabweichungswert, der eine Abweichung der Ansaugsystemausgabe ist, auf der Basis des Ausgabebeharrungswertes und der Ansaugsystemausgabe berechnet; eine Eingabeabweichungswertberechnungssektion, die einen Eingabeabweichungswert, der eine Abweichung einer Ansaugsystemeingabe ist, von dem Ausgabeabweichungswert, der Ansaugsystemausgabe und der erfassten Betriebsbedingung auf der Basis des Zustandsraummodells berechnet, das die bestimmte Verstärkung enthält; und eine zweite Eingabeberechnungssektion, die eine Ansaugsystemeingabe auf der Basis des Eingabebeharrungswertes und des Eingabeabweichungswertes berechnet.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Ausgabeabweichungswertberechnungssektion die Ansaugsystemausgabe von dem Ausgabebeharrungswert subtrahiert, um den Ausgabeabweichungswert zu berechnen, und die zweite Eingabeberechnungssektion den Eingabebeharrungswert und den Eingabeabweichungswert addiert, um die Ansaugsystemeingabe zu berechnen.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Eingabeabweichungswertberechnungssektion eine von einer optimalen Regelung, einer ILQ-Regelung und einer robusten Regelung auf der Basis des Zustandsraummodells ausführt.
Ansaugsystemsteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der im ersten Zustand ein Abweichungsbetrag des Ventilöffnungsgrades bezüglich eines vorbestimmten Abweichungsbetrages des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel innerhalb eines ersten Bereiches und eine Abweichung des Ventilöffnungsgrades bezüglich des vorbestimmten Abweichungsbetrages des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel innerhalb eines zweiten Bereiches, der niedriger als der erste Bereich ist, verschiedene Vorzeichen haben.
Ansaugsystemsteuerverfahren mit: Erfassen einer Betriebsbedingung eines Motors; Bestimmen von Eingabe- und Ausgabebeharrungswerten für ein Ansaugsystem des Motors auf der Basis der erfassten Betriebsbedingung, welches Ansaugsystem ein System ist, das eine Abgasrückführungssektion, einen variablen Düsenturbolader, einen Frischluftflusssensor und einen Ansaugdrucksensor enthält, als Eingabe eine Ansaugsystemeingabe empfängt, die einen Ventilöffnungsgrad in der Abgasrückführungssektion und einen Öffnungsgrad der variablen Leitschaufel in dem variablen Düsenturbolader empfängt und eine Ansaugsystemausgabe ausgibt, die eine Frischluftflussrate enthält, die durch den Frischluftflusssensor gemessen wird, und einen Ansaugdruck, der durch den Ansaugdrucksensor gemessen wird, wobei der Eingabebeharrungswert die Ansaugsystemeingabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird, und der Ausgabebeharrungswert die Ansaugsystemausgabe ist, die unter der erfassten Betriebsbedingung und im eingeschwungenen Zustand erhalten wird; Bestimmen einer Verstärkung für ein Zustandsraummodell, wobei das Zustandsraummodell ein Modell ist, das zur Steuerung des Ansaugsystems verwendet wird, als Modelleingabe eine Abweichung des Ventilöffnungsgrades und eine Abweichung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel empfängt und als Modellausgabe eine Abweichung der Frischluftflussrate und eine Abweichung des Ansaugdrucks ausgibt, wobei beim Bestimmen die bestimmte Verstärkung von der erfassten Betriebsbedingung und dem Ventilöffnungsgrad auf der Basis einer ersten Beziehung zwischen der Betriebsbedingung, dem Ventilöffnungsgrad und einer Verstärkung im Zustandsraummodell bestimmt wird; und Berechnen der Ansaugsystemeingabe von der erfassten Betriebsbedingung, dem Eingabebeharrungswert, dem Ausgabebeharrungswert und der Ansaugsystemausgabe unter Verwendung des Zustandsraummodells, das die bestimmte Verstärkung hat.
Ansaugsystemsteuerverfahren nach Anspruch 13, bei dem die Verstärkung eine Ausgabeverstärkung enthält, mit der die Modellausgabe zu multiplizieren ist, und eine Eingabeverstärkung, mit der die Modelleingabe zu multiplizieren ist, welches Ansaugsystemsteuerverfahren ferner umfasst: Speichern, in einer ersten Beziehungsspeichersektion, der ersten Beziehung zwischen der Betriebsbedingung, einem spezifischen Ventilöffnungsgrad in einem ersten Zustand, einer ersten Ausgabeverstärkung, die eine Ausgabeverstärkung im ersten Zustand ist, einer ersten Eingabeverstärkung, die eine Eingabeverstärkung im ersten Zustand ist, einer zweiten Ausgabeverstärkung, die eine Ausgabeverstärkung im zweiten Zustand ist, wo der Ventilöffnungsgrad niedriger als jener im ersten Zustand ist, und einer zweiten Eingabeverstärkung, die eine Eingabeverstärkung im zweiten Zustand ist, und das Bestimmen der Verstärkung umfasst: Bestimmen, auf der Basis der ersten Beziehung, eines spezifischen Ventilöffnungsgrades entsprechend der erfassten Betriebsbedingung, einer ersten Ausgabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung, einer zweiten Ausgabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung, einer ersten Eingabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung und einer zweiten Eingabeverstärkung entsprechend der erfassten Betriebsbedingung; Bestimmen der Ausgabeverstärkung auf der Basis des Ventilöffnungsgrades, des bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrades, der bestimmten ersten Ausgabeverstärkung und der bestimmten zweiten Ausgabeverstärkung; und Bestimmen der Eingabeverstärkung auf der Basis des Ventilöffnungsgrades, des bestimmten spezifischen Ventilöffnungsgrades, der bestimmten ersten Eingabeverstärkung und der bestimmten zweiten Eingabeverstärkung.
Ansaugsystemsteuerverfahren nach Anspruch 14, bei dem die Betriebsbedingung eine erste Betriebsbedingungsgröße und eine zweite Betriebsbedingungsgröße enthält und die Ausgabeverstärkung als auch die Eingabeverstärkung eine Matrix mit zwei Zeilen und zwei Spalten ist.
Ansaugsystemsteuerverfahren nach Anspruch 14, bei dem der erste Zustand der eingeschwungene Zustand des Ventilöffnungsgrades und des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel ist, falls die Steuerung des Ventilöffnungsgrades für die Frischluftflussrate und die Steuerung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel für den Ansaugdruck unabhängig voneinander ausgeführt werden, und der zweite Zustand der eingeschwungene Zustand des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel ist, falls die Steuerung des Öffnungsgrades der variablen Leitschaufel für den Ansaugdruck ausgeführt wird, während der Ventilöffnungsgrad auf einen Minimalwert fixiert ist.