DE102017102872A1

DE102017102872A1 - Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine

Info

Publication number: DE102017102872A1
Application number: DE102017102872.2A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Kamishima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2017-08-17
Also published as: JP2017145720A; CN107084058B; CN107084058A; US20170234248A1; JP6376152B2; US9951700B2

Abstract

Ein Einlasslufttemperaturschätzsystem (20) umfasst: eine Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft, die eine Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft basierend auf einer Einlasslufttemperatur vor Komprimierung, einem Einlassluftdruck vor Komprimierung, und einem Einlassluftdruck nach Komprimierung berechnet, und eine Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit (23), die eine geschätzte Einlasslufttemperatur berechnet. Die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit (23) stellt variabel einen Koeffizienten der Funktion als Reaktion auf ein Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung derart ein, dass ein Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung groß ist, höher ist, als ein Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung klein ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Einlasslufttemperaturschätzsystem, das bei einer turboaufgeladene Maschine einschließlich eines Kompressors, der Einlassluft komprimiert und die komprimierte Einlassluft einer Verbrennungskammer zuführt, eingesetzt wird, und das die Temperatur von Einlassluft nach einer Komprimierung durch den Kompressor schätzt.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Die meisten Maschinen wie fahrzeugmontierte Maschinen sind mit einem Luftflussmeter bzw. Luftflussmessgerät und einem Außenlufttemperatursensor versehen. Das Luftflussmeter erfasst die Volumenflussrate von Einlassluft in einem Einlassdurchgang. Der Außenlufttemperatursensor erfasst die Temperatur von in den Einlassdurchgang aufgenommener Außenluft. Die Masse von in eine Verbrennungskammer eingeführte bzw. eingeleitete Einlassluft, d. h., das Ausmaß von in einen Zylinder strömender Luft, wird aus erfassten Ergebnissen des Luftflussmeters und des Außenlufttemperatursensors erlangt.
Andererseits steigt bei einer turboaufgeladenen Maschine einschließlich eines Kompressors, der Einlassluft komprimiert und die komprimierte Einlassluft zu einer Verbrennungskammer zuführt, die Temperatur von Einlassluft, wenn die Einlassluft durch den Kompressor komprimiert wird. Wenn die Temperatur von Einlassluft steigt, verringert sich die Dichte der Einlassluft. Aus diesem Grund ist es bei der turboaufgeladenen Maschine notwendig, um das Ausmaß von in einen Zylinder strömender Luft akkurat zu schätzen, die Temperatur der Einlassluft nach einer Komprimierung durch den Kompressor zu erlangen.
Konventionell ist ein System bekannt, das in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nummer 03-229952 ( JP 03-229952 A ) als ein Einlasslufttemperaturschätzsystem beschrieben ist, das die Temperatur von Einlassluft nach einer Komprimierung durch einen Kompressor bei einer turboaufgeladenen Maschine schätzt. Bei dem in JP 03-229952 A beschriebenen System wird eine Temperatur von adiabatisch komprimierter Einlassluft, die eine theoretische Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor in einem adiabatischen Zustand ist, aus einem Einlassluftdruck und einer Einlasslufttemperatur vor Komprimierung durch den Kompressor und einem Einlassluftdruck nach Komprimierung durch den Kompressor erlangt. Die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft wird als Reaktion auf eine Änderung der Einlasslufttemperatur aufgrund des Einflusses von Maschinenlast und Maschinenrotationsgeschwindigkeit unter Verwendung eines Korrekturkoeffizienten korrigiert, der basierend auf dem Einlassluftdruck nach Komprimierung und der Maschinenrotationsgeschwindigkeit eingestellt ist. Daher wird ein geschätzter Wert der Einlasslufttemperatur (geschätzte Einlasslufttemperatur) nach einer Komprimierung erlangt.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Übrigen wird eine tatsächliche Komprimierung von Einlassluft in dem Kompressor nicht in einem adiabatischen Zustand durchgeführt, und es gibt eine Verzögerung einer Reaktion einer Änderung der Einlasslufttemperatur bezüglich einer Änderung des Einlassluftdrucks nach einer Komprimierung beispielsweise aufgrund eines Wärmeaustauschs mit externen Teilen (Einlassröhre und dergleichen). Aus diesem Grund weicht während des Übergangs, in dem sich der Einlassluftdruck nach Komprimierung ändert, die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft von einer tatsächlichen Einlasslufttemperatur ab. Jedoch wird bei dem existierenden Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine der Einfluss eines Wärmeaustauschs mit solchen externen Teilen nicht berücksichtigt, sodass es Bedenken bezüglich eines Fehlers bei einer geschätzten Einlasslufttemperatur während des Übergangs gibt.
Natürlich ist es möglich, wenn ein präzises physikalisches Modell eines Einlassluftverhaltens in einem Einlasssystem einer turboaufgeladenen Maschine konstruiert ist und dann das Einlassluftverhalten unter Verwendung des physikalischen Modells reproduziert wird, die Einlasslufttemperatur nach einer Komprimierung durch den Kompressor mit hoher Genauigkeit zu schätzen. Jedoch wird ein extrem hohes Ausmaß von Zeit und Aufwand benötigt, um ein solches physikalisches Modell zu erstellen, und ein massives Ausmaß von Berechnungen wird benötigt, um die Einlasslufttemperatur unter Verwendung eines solchen physikalischen Modells zu schätzen.
Die Erfindung stellt ein Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine bereit, das in der Lage ist, eine Einlasslufttemperatur nach einer Komprimierung durch einen Kompressor mittels einer einfachen Berechnung genau zu schätzen.
Ein Aspekt der Erfindung stellt ein Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine bereit. Das Einlasslufttemperaturschätzsystem wird bei einer turboaufgeladenen Maschine einschließlich eines Kompressors, der Einlassluft komprimiert und die komprimierte Einlassluft einer Verbrennungskammer zuführt, eingesetzt, und schätzt eine Temperatur einer Einlassluft nach Komprimierung durch den Kompressor. Das Einlasslufttemperaturschätzsystem umfasst eine Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft. Die Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft berechnet eine Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor in einem adiabatischen Zustand als eine Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft basierend auf einer Einlasslufttemperatur vor Komprimierung, einem Einlassluftdruck vor Komprimierung, und einem Einlassluftdruck nach Komprimierung. Die Einlasslufttemperatur vor Komprimierung ist eine Temperatur von Einlassluft vor einer Komprimierung durch den Kompressor. Der Einlassluftdruck vor Komprimierung ist ein Druck von Einlassluft vor einer Komprimierung durch den Kompressor.
Der Einlassluftdruck nach Komprimierung ist ein Druck von Einlassluft nach einer Komprimierung durch den Kompressor.
Eine tatsächliche Einlasslufttemperatur nach einer Komprimierung ändert sich mit einer Verzögerung gegenüber einer Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft bezüglich einer Änderung des Einlassluftdrucks nach einer Komprimierung durch den Kompressor aufgrund des Einflusses von Wärmeaustausch mit externen Teilen wie einer Einlassröhre. In dem Fall, in dem eine Temperaturdifferenz zwischen den externen Teilen und der Einlassluft konstant ist, erhöht sich das Ausmaß von Wärmeübertragung zwischen den externen Teilen und der Einlassluft proportional zur Zeit. Aus diesem Grund ist selbst dann, wenn das Ausmaß einer Änderung des Einlassluftdrucks nach einer Komprimierung gleich ist, eine Verzögerung einer tatsächlichen Einlasslufttemperatur nach einer Komprimierung gegenüber einer Änderung der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft in dem Fall, in dem die Änderung in einer kurzen Zeit auftritt, kürzer, als die Verzögerung in dem Fall, in dem die Änderung in einer längeren Zeitperiode auftritt. D. h., eine Verzögerung der Einlasslufttemperatur nach einer Komprimierung gegenüber der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft ist klein, wenn eine Änderung des Einlassluftdrucks nach der Komprimierung steil bzw. jäh ist, und die Verzögerung ist groß, wenn eine Änderung des Einlassluftdrucks nach der Komprimierung sanft bzw. leicht ist. Daher kann die Verzögerung nicht einfach als ein Verzögerungsmodell erster Ordnung ausgedrückt werden.
Andererseits umfasst das Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine eine Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit, die eine geschätzte Einlasslufttemperatur unter Verwendung einer Funktion berechnet, die einen Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zurückgibt. Die geschätzte Einlasslufttemperatur ist ein Schätzwert der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor. Wenn die Funktion direkt für die Berechnung verwendet wird, ist eine berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur ein Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft. Aus diesem Grund weicht während des Übergangs eine geschätzte Einlasslufttemperatur von einer tatsächlichen Einlasslufttemperatur nach Komprimierung ab.
Diesbezüglich stellt die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit des Einlasslufttemperaturschätzsystems für eine turboaufgeladene Maschine variabel einen Koeffizienten der Funktion als Reaktion auf ein Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung derart ein, dass ein Nachlaufvermögen bzw. Folgevermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung groß ist, höher ist, als ein Nachlaufvermögen bzw. Folgevermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung klein ist. Eine Verzögerung der auf diese Weise berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft ist klein, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit bezüglich des Einlassluftdrucks nach Komprimierung groß ist, d. h., wenn eine Änderung des Einlassluftdrucks nach der Komprimierung steil ist. Die Verzögerung von der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft ist groß, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit bezüglich des Einlassluftdrucks nach Komprimierung klein ist, d. h., wenn eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung sanft ist. Daher variiert, so wie die vorstehend beschriebene tatsächliche Einlasslufttemperatur nach Komprimierung, die Weise einer Verzögerung der geschätzten Einlasslufttemperatur, die durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit auf diese Weise aus der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft berechnet ist, abhängig davon, ob eine Änderung des Einlassluftdrucks nach der Komprimierung steil oder sanft ist. Zudem ist die Funktion, die durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit zur Berechnung verwendet wird, eine einfache, die ein Verzögerungsmodell erster Ordnung ausdrückt, und der Koeffizient der Funktion wird lediglich entsprechend (bzw. orientiert an) einer steilen oder sanften Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung geändert. Daher ist es mit dem Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine möglich, die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor mittels einer einfachen Berechnung genau zu schätzen.
Im Übrigen setzt sich, da sich die Einlasslufttemperatur nach einer Komprimierung mit einer Verzögerung von dem Einlassluftdruck nach der Komprimierung wie vorstehend beschrieben ändert, eine Änderung der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung mit einer Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung fort, selbst nachdem die Änderung des Einlassluftdrucks nach der Komprimierung konvergiert ist. Aus diesem Grund kann sich, wenn das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft unmittelbar verringert wird zu der Zeit, wenn sich das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung reduziert, eine Änderung der geschätzten Einlasslufttemperatur mehr als eine Änderung der tatsächlichen Einlasslufttemperaturen nach Komprimierung verzögern. Im Gegensatz dazu kann die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit bei dem Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine, wenn sich der Koeffizient mit einer Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung ändert, die geschätzte Einlasslufttemperatur berechnen, während ein Schutzprozess ausgeführt wird, wobei der Schutzprozess ein Prozess eines Begrenzens des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten auf einen vorbestimmten Schutzwert oder geringer ist. Wenn ein solcher Schutzprozess ausgeführt wird, setzt sich das hohe Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft für eine Weile fort, selbst nachdem eine steile Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung konvergiert ist. Daher ist es möglich, die vorstehend beschriebene Verzögerung der geschätzten Einlasslufttemperatur zu verringern.
Wenn die Begrenzungen der Änderung des Koeffizienten fortgesetzt werden, selbst nachdem die Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung als ein Ergebnis des vorstehend beschriebenen Schutzprozesses konvergiert ist, kann die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur früher auf einen Wert nach der Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung konvergieren, als die tatsächliche Einlasslufttemperatur nach Komprimierung. In diesem Fall kann die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit den Schutzprozess durch Einstellen eines Schutzwerts derart ausführen, dass der Schutzwert zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung groß ist, kleiner ist, als der Schutzwert zu der Zeit, wenn das Ausmaß der Änderung klein ist. Mit dieser Konfiguration schreitet die Änderung des Einlassluftdrucks nach Kompression in Richtung Konvergenz fort, und Begrenzungen des Ausmaßes einer Änderung des Koeffizienten mittels des Schutzprozesses sind schwächer bzw. gelockert, wenn sich das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung reduziert. Aus diesem Grund ist es möglich, Begrenzungen des Ausmaßes einer Änderung des Koeffizienten durch den Schutzprozess als Reaktion auf eine Konvergenz einer Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung schneller zu beenden.
Andererseits benötigt grundsätzlich eine Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung zu der Zeit einer Beschleunigung der turboaufgeladenen Maschine mehr Zeit als eine Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung zu der Zeit einer Verzögerung der turboaufgeladenen Maschine, sodass eine steile Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung zu der Zeit einer Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung kaum auftritt, wenn die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung ansteigt. Aus diesem Grund könnten Begrenzungen des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten durch den Schutzprozess nicht ausgeführt werden, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft ansteigt, und könnten nur dann ausgeführt werden, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft absinkt.
Eine Erhöhung des Einlassluftdrucks nach einer Komprimierung zu der Zeit einer Beschleunigung der turboaufgeladenen Maschine oder eine Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung zu der Zeit einer Verzögerung der turboaufgeladenen Maschine ist keine monotone Erhöhung oder monotone Verringerung. Während eines Vorgangs der Erhöhung kann eine temporäre Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung auftreten. Während des Vorgangs der Verringerung kann eine temporäre Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung auftreten. Wenn der Koeffizient als Reaktion auf eine solche temporäre Fluktuation des Einlassluftdrucks nach Komprimierung während des Änderungsvorganges geändert wird, kann die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur empfindlich auf die temporäre Fluktuation reagieren und eine instabile Fluktuation kann bei der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur auftreten. Im Gegensatz dazu kann die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit des Einlasslufttemperaturschätzsystems für eine turboaufgeladenen Maschine, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung größer als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert ist, den Koeffizienten variabel als Reaktion auf das Änderungsausmaß einstellen. Mit dieser Konfiguration wird eine Totzone derart eingestellt, dass sich der Koeffizient nicht für das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung ändert, bis das Ausmaß einer Änderung den vorbestimmten Wert übersteigt, so dass der Einfluss einer temporären Fluktuation des Einlassluftdrucks nach Komprimierung wie vorstehend beschrieben kaum bei der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur auftritt.
Als Information kann eine Berechnung einer geschätzten Einlasslufttemperatur bei der Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit bei dem Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladenen Maschine beispielsweise durch ein Aktualisieren der geschätzten Einlasslufttemperatur derart durchgeführt werden, dass eine Beziehung erfüllt ist, die durch den folgenden mathematischen Ausdruck ausgedrückt ist. T1[new] = T1[old] + T1m – T1[old] / K
Bei dem vorstehenden mathematischen Ausdruck bezeichnet T1m die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft, die durch die Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft berechnet ist, und T1[old] und T1[new] bezeichnen jeweils die geschätzte Einlasslufttemperatur vor Aktualisierung und die geschätzte Einlasslufttemperatur nach Aktualisierung. Zudem ist K ein Koeffizient, der einen Wert größer als oder gleich 1 einnimmt.
In diesem Fall verringert sich, da sich der Koeffizient K in dem vorstehenden mathematischen Ausdruck erhöht, das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft, wobei, wenn sich der Koeffizient K verringert, sich das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft erhöht. Als Information ist, wenn die Funktion, die durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit verwendet wird, um die geschätzte Einlasslufttemperatur zu berechnen, der vorstehende mathematische Ausdruck ist, der Koeffizient, der variabel durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung eingestellt wird, der Koeffizient K in dem vorstehenden mathematischen Ausdruck.
Ein Aspekt der Erfindung kann wie folgt definiert werden. Ein Aspekt der Erfindung stellt ein Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine bereit. Die turboaufgeladene Maschine, die mit einem Kompressor versehen ist, ist dazu eingerichtet, um Einlassluft zu komprimieren und die komprimierte Einlassluft einer Verbrennungskammer zuzuführen. Das Einlasslufttemperaturschätzsystem umfasst eine elektronische Steuereinheit. Die elektronische Steuereinheit ist dazu eingerichtet, um i) eine Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft basierend auf einer Einlasslufttemperatur vor Komprimierung, einem Einlassluftdruck vor Komprimierung, und einem Einlassluftdruck nach Komprimierung zu berechnen, wobei die Einlasslufttemperatur vor Komprimierung eine Temperatur einer Einlassluft vor Komprimierung durch den Kompressor ist, der Einlassluftdruck vor Komprimierung ein Druck von Einlassluft vor Komprimierung durch den Kompressor ist, der Einlassluftdruck nach Komprimierung ein Druck von Einlassluft nach Komprimierung durch den Kompressor ist, und die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft eine Temperatur von Einlassluft nach Komprimierung durch den Kompressor in einem adiabatischen Zustand ist, ii) eine geschätzte Einlasslufttemperatur unter Verwendung einer Funktion zu berechnen, die einen Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zurückgibt, wobei die geschätzte Einlasslufttemperatur ein Schätzwert der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor ist, und iii) einen Koeffizienten der Funktion derart variabel einzustellen, dass ein Nachlaufvermögen bzw. Nachlaufen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn ein Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung groß ist, höher ist, als ein Nachlaufvermögen bzw. Nachlaufen (Followability) der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung klein ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
Merkmale, Vorteile, und technische und industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:
1 eine Ansicht ist, die schematisch die Konfiguration eines Ausführungsbeispiels eines Einlasslufttemperaturschätzsystems für eine turboaufgeladene Maschine und die Konfiguration der turboaufgeladenen Maschine zeigt,
2 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen einem Kennfeldwert eines Koeffizienten, der verwendet wird, um eine geschätzte Einlasslufttemperatur zu berechnen, und einer Änderungsrate eines Einlassluftdrucks nach Komprimierung in dem Ausführungsbeispiel zeigt,
3 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen einem Schutzwert, der in einem Schutzprozess eingestellt ist, und einer Änderungsrate eines Einlassluftdrucks nach Komprimierung zeigt,
4 ein Flussdiagramm ist, das den Ablauf eines Prozesses eines Berechnens einer geschätzten Einlasslufttemperatur bei dem Ausführungsbeispiel zeigt,
5 ein Zeitdiagramm ist, das schematisch Änderungen einer Änderungsrate, eines Koeffizienten, eines Kennfeldwertes, einer Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft, einer tatsächlichen Einlasslufttemperatur nach Komprimierung und dergleichen zu der Zeit einer Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung in dem Ausführungsbeispiel zeigt,
6 ein Graph ist, der Änderungen des Einlassluftdrucks nach Komprimierung zeigt, wenn die turboaufgeladene Maschine beschleunigt und dann verzögert,
7 ein Graph ist, der eine berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur bei dem Ausführungsbeispiel zu der Zeit einer Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung im Vergleich mit einer tatsächlichen Einlasslufttemperatur und dergleichen zeigt, und
8 ein Graph ist, der eine geschätzte Einlasslufttemperatur bei dem Ausführungsbeispiel zu der Zeit einer Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung im Vergleich mit einer tatsächlichen Einlasslufttemperatur und dergleichen zeigt.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel eines Einlasslufttemperaturschätzsystems für eine turboaufgeladenen Maschine unter Bezugnahme auf 1 bis 8 detailliert beschrieben. Wie in 1 gezeigt, ist ein Luftreinigungselement 12 in einem Einlassdurchlass 11 der turboaufgeladenen Maschine 10 vorgesehen. Das Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist bei einer turboaufgeladene Maschine 10 eingesetzt. Das Luftreinigungselement 12 filtert Unreinheiten wie Staub, die in der Einlassluft enthalten sind, die in den Einlassdurchlass 11 aufgenommen ist. Ein Kompressor 13 ist in dem Einlassdurchlass 11 bei einem Abschnitt stromabwärts des Luftreinigungselements 12 vorgesehen. Der Kompressor 13 wird durch die Rotation eines Turbinenrades angetrieben, die durch den Fluss bzw. die Strömung von Abgas aus der turboaufgeladenen Maschine 10 oder die Rotation einer Kurbelwelle verursacht ist, die die Ausgangswelle der turboaufgeladenen Maschine 10 ist, um Einlassluft zu komprimieren und die komprimierte Einlassluft zu der stromabwärtigen Seite des Einlassdurchlasses 11 zu entladen bzw. abzuführen. Ein Drosselventil 14 ist ferner in dem Einlassdurchlass 11 an einem Abschnitt stromabwärts des Kompressors 13 vorgesehen. Das Drosselventil 14 passt die Volumenstromrate von Einlassluft, die durch den Einlassdurchlass 11 strömt (hiernach als Einlassluftflussrate bezeichnet), durch Ändern der Flussdurchlassquerschnittsfläche des Einlassdurchlasses 11 an. Das stromabwärtige Ende des Einlassdurchlasses 11 ist mit einer Verbrennungskammer 15 der turboaufgeladenen Maschine 10 verbunden.
Drei Sensoren, d. h. ein Luftflussmeter bzw. Luftflussmessgerät 16, ein Temperatursensor 17, und ein erster Drucksensor 18, sind in dem Einlassdurchlasses 11 an einem Abschnitt zwischen dem Luftreinigungselement 12 und den Kompressor 13 vorgesehen. Ein zweiter Drucksensor 19 ist in dem Einlassdurchlass 11 an einem Abschnitt zwischen dem Kompressor 13 und dem Drosselventil 14 vorgesehen. Das Luftflussmeter 16 erfasst die vorstehend beschriebene Einlassluftflussrate bzw. Einlassluftströmungsrate. Der Temperatursensor 17 erfasst die Temperatur von Einlassluft vor Komprimierung durch den Kompressor 13 (hiernach als Einlasslufttemperatur vor Komprimierung T0 bezeichnet). Der erste Drucksensor 18 erfasst den Druck von Einlassluft vor Komprimierung durch den Kompressor 13 (hiernach als Einlassluftdruck vor Komprimierung P0 bezeichnet). Der zweite Drucksensor 19 erfasst den Druck von Einlassluft nach Komprimierung durch den Kompressor 13 (hiernach als Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 bezeichnet).
Das Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist bei einer elektronischen Steuereinheit (ECU) vorgesehen, die eine Steuerung bezüglich der turboaufgeladenen Maschine 10 leitet bzw. verwaltet. Das Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 schätzt die Temperatur von Einlassluft nach Komprimierung durch den Kompressor 13 (hiernach als Einlasslufttemperatur nach Komprimierung bezeichnet) aus erfassten Ergebnissen des Temperatursensor 17, des ersten Drucksensors 18, und des zweiten Drucksensors 19. Die elektronische Steuereinheit 21 verwendet die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung, die durch das Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 geschätzt ist, für verschiedene Steuerungen bezüglich der turboaufgeladenen Maschine 10. Beispielsweise erlangt die elektronische Steuereinheit 21 die Masse von Einlassluft, die in die Verbrennungskammer 15 eingeleitet ist (Zylindereinfließluftmasse), basierend auf der Einlassluftflussrate, die durch das Luftflussmeter 16 erfasst ist, und der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung, die durch das Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 geschätzt ist (hiernach als geschätzte Einlasslufttemperatur T1 bezeichnet). Die elektronische Steuereinheit 21 bestimmt die Masse von Brennstoff, die zu der Verbrennungskammer 15 zugeführt wird, basierend auf der Zylindereinfließluftmasse derart, dass das Gewichtsverhältnis der Masse von Brennstoff zu der Zylindereinfließluftmasse geeignet ist, und steuert dann das Ausmaß von Brennstoff, dass zu der turboaufgeladenen Maschine 10 zugeführt wird.
Das Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 umfasst zwei Berechnungseinheiten, d. h., eine Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft 22 und eine Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23. Das Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 berechnet die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 in jedem vorbestimmten Betriebszyklus mittels eines Prozesses, der durch diese zwei Berechnungseinheiten 22 und 23 ausgeführt wird.
Die Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft 22 berechnet eine Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m. Die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ist eine theoretische Einlasslufttemperatur nach Komprimierung zu der Zeit, wenn Einlassluft quasi statisch durch den Kompressor 13 in einem adiabatischen Zustand komprimiert ist, d. h., zu der Zeit, wenn eine Änderung der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung bezüglich einer Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 eine komplett adiabatische Änderung ist. Die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m wird basierend auf erfassten Werten der Einlasslufttemperatur vor Komprimierung T0, des Einlassluftdrucks vor Komprimierung P0, und des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 derart berechnet, dass die durch den folgenden mathematischen Ausdruck (1) ausgedrückte Beziehung zutrifft. Bei dem folgenden mathematischen Ausdruck (1) sind A, B Konstanten, die als Reaktion auf die physikalische Charakteristik von Luft bestimmt sind. T1m = (A × P1 / P0 +B) × T0 (1)
Die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 berechnet die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 basierend auf der so berechneten Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m. Die Berechnung der geschätzten Einlasslufttemperatur bzw. Schätzungseinlasslufttemperatur T1 wird durchgeführt durch Aktualisierung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 in jedem vorstehend beschriebenen Betriebszyklus derart, dass die durch den folgenden mathematischen Ausdruck (2) ausgedrückte Beziehung zutrifft. Bei dem folgenden mathematischen Ausdruck (2) ist T1[old] die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 vor Aktualisierung, und T1[new] ist die geschätzte Einlasslufttemperatur nach Aktualisierung. Bei dem folgenden mathematischen Ausdruck (2) ist K ein Koeffizient, der einen Wert größer als oder gleich wie 1 einnimmt. T1[new] = T1[old] + T1m – T1[old] / K (2)
Gemäß der durch den vorstehenden mathematischen Ausdruck (2) ausgedrückten Beziehung wird die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 bei jeder Aktualisierung um einen Wert erhöht, der durch Dividieren einer Differenz des Werts (T1[old]) der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 vor Aktualisierung von der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m durch den Koeffizienten K erlangt wird. Bei einer Berechnung der anfänglichen geschätzten Einlasslufttemperatur T1 nach einem Start der turboaufgeladenen Maschine 10 wird die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m direkt auf die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 eingestellt.
Bei dem vorstehenden mathematischen Ausdruck (2) ist, wenn der Koeffizient K 1 ist, die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 nach Aktualisierung immer der gleiche Wert wie die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ungeachtet der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 vor Aktualisierung. D. h., eine Verzögerung (Zeitkonstante) der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 von der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ist zu dieser Zeit Null. Andererseits erhöht sich, wenn der Koeffizient K von 1 erhöht ist, eine Verzögerung (Zeitkonstante) der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 von der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m allmählich. Auf diese Weise ist bei dem vorstehenden mathematischen Ausdruck (2) der Koeffizient K ein Koeffizient, der das Nachlaufvermögen bzw. das Nachlaufen (Followability) der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 zu der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m bestimmt.
Wenn der Koeffizient K konstant ist, wird der vorstehende mathematische Ausdruck (2) eine Funktion F, die einen Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m als die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 zurückgibt. Daher wird eine Berechnung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 unter Verwendung der Funktion F durchgeführt, die den Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zurückgibt.
Jedoch ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Koeffizient K keine Konstante sondern eine Variable, die sich mit dem Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 ändert. Der Koeffizient K wird durch die folgenden Prozesse (a) bis (c) eingestellt. Das heißt, bei einem Einstellen des Koeffizienten K (a) berechnet anfänglich die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 die Änderungsrate ΔP1 des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1. Danach (b) berechnet die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 einen Kennfeldwert Kmap des Koeffizienten K basierend auf der Änderungsrate ΔP1. Die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 (c) stellt den Koeffizienten K basierend auf dem Kennfeldwert Kmap ein. Bei einem Einstellen des Koeffizienten K wird zu dieser Zeit (d) ein Schutzprozess ausgeführt, der das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten K wenn nötig begrenzt.
Bei dem Prozess (a) wird ein Wert, der durch Subtraktion eines erfassten Wertes des Einlassluftdrucks nach Komprimierung T1, der in dem letzten Betriebszyklus erhalten ist, von einem erfassten Wert des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, der in diesem Betriebszyklus erlangt ist, erhalten ist, als die Änderungsrate ΔP1 des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 berechnet. Die Änderungsrate ΔP1 ist negativ, wenn der Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 sich reduziert. Der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 zeigt das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 an, wobei der Betriebszyklus auf die Zeiteinheit eingestellt ist. Abgesehen davon kann die Änderungsrate ΔP1 mit einem anderen Verfahren erlangt werden. Beispielsweise wird die Neigung bzw. Steigung der Linie des gleitenden Durchschnitts des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, der bei jedem Betriebszyklus erhalten wird, erlangt, und die Neigung wird als die Änderungsrate ΔP1 eingestellt.
Die Berechnung des Kennfeldwerts Kmap in dem Prozess (b) wird durch Abfragen eines vorab gespeicherten Kennfelds durchgeführt. Dieses Kennfeld speichert die Beziehung zwischen einer Änderungsrate ΔP1 und einem Kennfeldwert Kmap.
Wie in 2 gezeigt, ist der Kennfeldwert Kmap ein konstanter Wert β innerhalb des Bereichs, in dem der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 kleiner als ein vorbestimmter Wert α1 ist. Wenn der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 auf jenseits α1 erhöht ist, reduziert sich der Kennfeldwert Kmap allmählich von β. Innerhalb des Bereichs, in dem der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 α1 übersteigt und einen vorbestimmten Wert α2 (> α1) erreicht, reduziert sich der Kennfeldwert Kmap steil mit einer Erhöhung des Absolutwerts der Änderungsrate ΔP1. Innerhalb des Bereichs, in dem der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 α2 übersteigt, ist eine Reduzierung des Kennfeldwert Kmap mit einer Erhöhung des Absolutwerts der Änderungsrate ΔP1 wesentlich sanfter.
Bei dem Einstellen des Koeffizienten K in dem Prozess (c) wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen (i) bis (iii) nicht erfüllt sind, der Kennfeldwert Kmap direkt als der Koeffizient K eingestellt.

(i) Der Koeffizient K ist mit einer Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit (dem Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) bei dem Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 geändert. D. h., der Koeffizient K ist in einem Änderungsprozess, so dass das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m sich erhöht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie in 2 gezeigt, eine Änderung des Kennfeldwerts Kmap, die aus einer Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit (dem Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 resultiert, eine Änderung in Richtung einer Erhöhungsseite. Als Reaktion auf eine Erhöhung des Kennfeldwerts Kmap zu dieser Zeit erhöht sich der Koeffizient K ebenso.
(ii) Die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m verringert sich.
(iii) Wenn der Kennfeldwert Kmap direkt als der Koeffizient K eingestellt ist, übersteigt das Ausmaß einer Änderung ΔK des Koeffizienten K von dem letzten Betriebszyklus einen Schutzwert ΔKmax.

Im Gegensatz dazu wird, wenn alle der vorstehenden Bedingungen (i) bis (iii) erfüllt sind, der vorstehend beschriebene Schutzprozess (b) ausgeführt, und der Koeffizient K wird auf einen Wert eingestellt, bei dem das Ausmaß einer Änderung ΔK von dem Koeffizienten K, der in dem letzten Betriebszyklus eingestellt ist (hiernach als letzter Koeffizient Kold bezeichnet), der Schutzwert ΔKmax wird. Bei dem so konfigurierten bzw. eingestellten Schutzprozess wird das Ausmaß einer Änderung ΔK des Koeffizienten K von dem letzten Betriebszyklus, d. h., das Ausmaß einer Änderung ΔK pro Zeiteinheit des Koeffizienten K, wobei der Betriebszyklus auf eine Zeiteinheit eingestellt ist, auf den Schutzwert ΔKmax oder darunter begrenzt.
Wie in 3 gezeigt, ist der Schutzwert ΔKmax eine Variable, die sich mit dem Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 ändert. D. h., der Schutzwert ΔKmax wird auf einen Maximaleinstellungswert ε1 eingestellt, wenn der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 kleiner als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert γ1 ist, und wird auf einen Minimaleinstellungswert ε2 (< ε1) eingestellt, wenn der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 größer als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert γ2 (> γ1) ist. Wenn der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1 in einem Bereich von γ1 bis γ2 liegt, wird der Schutzwert ΔKmax derart eingestellt, um sich von ε1 zu ε2 mit einem konstanten Verhältnis mit einer Erhöhung des Absolutwerts der Änderungsrate ΔP1 zu reduzieren.
Wie vorstehend beschrieben stellt bei der Funktion F, die verwendet wird, um die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 zu berechnen, die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 den Koeffizienten K variabel als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (den Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 ein. Der Koeffizient K bestimmt das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m. D. h., die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 verwendet den Koeffizienten K, der ursprünglich eine Konstante ist aber als eine Variable eingestellt wird, bei der Berechnung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bei der vorstehend beschriebenen Funktion F, die einen Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zurückgibt.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses eines Berechnens der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bei dem Einlasslufttemperaturschätzsystem 20. Bei dem Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 wird der Prozess der vorstehenden Routine wiederholt in jedem vorgeschriebenen Betriebszyklus ausgeführt. Dieses Flussdiagramm drückt Prozesse aus, die durch die Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft 22 und die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 in jedem Betriebszyklus als eine Reihe von Prozessen ausgeführt werden. Insbesondere werden die Prozesse von Schritt S100 bis Schritt S103 in dem Flussdiagramm durch die Temperaturberechnungseinheit adiabatisch komprimierter Einlassluft 22 ausgeführt, und die Prozesse von Schritt S200 bis S220 werden durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 ausgeführt. Die Prozesse von Schritt S210 bis Schritt S214 entsprechen dem Prozess (c) eines Einstellens des Koeffizienten K.
Wenn der Prozess der Routine gestartet wird, werden anfänglich erfasste Werte der Einlasslufttemperatur vor Komprimierung T0, des Einlassluftdrucks vor Komprimierung P0, und des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 in Schritten S100 bis S102 gelesen. In Schritt S103 wird die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m gemäß dem vorstehenden mathematischen Ausdruck (1) basierend auf den gelesenen erfassten Werten berechnet.
Nachfolgend wird in Schritt S200 die Änderungsrate ΔP1 des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 berechnet. In dem nächsten Schritt S201 wird der Kennfeldwert Kmap basierend auf der Änderungsrate ΔP1 berechnet.
In dem nächsten Schritt S210 wird der Schutzwert ΔKmax basierend auf der Änderungsrate ΔP1 berechnet. Nachfolgend wird in Schritt S211 bestimmt, ob die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m sich verringert, d. h., ob die vorstehend beschriebene Bedingung (ii) erfüllt ist. Wenn sich die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m verringert (Ja), schreitet der Prozess zu Schritt S212 fort. Wenn sich die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m nicht verringert (Nein), schreitet der Prozess zu Schritt S214 fort. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird aufgrund dessen, dass die in diesem Betriebszyklus berechnete Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, kleiner (geringer in der Temperatur) ist, als die in dem letzten Betriebszyklus berechnete Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, bestimmt, dass sich die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m verringert. Davon abweichend kann diese Bestimmung mittels Verwendung eines anderen Verfahrens durchgeführt werden. Beispielsweise wird die Neigung der Linie eines gleitenden Durchschnitts der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, die in jedem Betriebszyklus berechnet wird, erlangt, und es wird basierend auf der Neigung bzw. Steigung bestimmt, ob sich die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m verringert.
Wenn der Prozess zu Schritt S212 fortschreitet, wird in Schritt S212 bestimmt, ob der in Schritt S201 berechnete Kennfeldwert Kmap die Summe des gegenwärtigen Koeffizienten K und des Schutzwerts ΔKmax, der in Schritt S210 berechnet ist, übersteigt. Wenn der Kennfeldwert Kmap die Summe überschreitet (Ja), schreitet der Prozess zu Schritt S213 fort. Wenn der Kennfeldwert Kmap die Summe nicht überschreitet (Nein), schreitet der Prozess zu Schritt S214 fort.
In Schritt S212 wird bestimmt, ob die vorstehend beschriebenen Bedingungen (i) und (iii) beide erfüllt sind. Zu der Zeit, wenn in diese Routine der Prozess zu Schritt S212 fortschreitet wird der Koeffizient K nicht behandelt, und der Koeffizient K zu dieser Zeit ist ein Wert, der zu der Zeit eingestellt wird, wenn die Routine in dem letzten Betriebszyklus ausgeführt wird, d. h., der vorstehend beschriebene letzte Koeffizient Kold.
Andererseits ändert sich, wie in 2 gezeigt, der Kennfeldwert Kmap nur in Richtung einer Erhöhungsseite als Reaktion auf eine Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit (dem Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1. Wenn sich der Kennfeldwert Kmap erhöht, erhöht sich auch der Koeffizient K innerhalb des Bereichs, der den Kennfeldwert Kmap nicht übersteigt. D. h., wenn sich der Koeffizient K ändert (sich erhöht) mit einer Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit (dem Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, d. h., wenn die vorstehend beschriebene Bedingung (i) erfüllt ist, trifft die Beziehung (I) Kmap > Kold zu.
Im Gegensatz dazu gibt es in dem Fall, in dem der Kennfeldwert Kmap direkt als der Koeffizient K eingestellt wird, wenn das Ausmaß einer Änderung ΔK des Koeffizienten K von dem letzten Betriebszyklus den Schutzwert ΔKmax übersteigt, d. h., wenn die vorstehend beschriebene Bedingung (iii) erfüllt ist, einen Fall, in dem die Beziehung (II) Kmap < Kold + ΔKmax zutrifft oder einen Fall, in dem die Beziehung (III) Kmap < Kold – ΔKmax zutrifft. Wenn die Beziehung (II) zutrifft, trifft die Beziehung (I) definitiv zu, wobei, wenn die Beziehung (III) zutrifft, die Beziehung (I) definitiv nicht zutrifft. Daher wird aufgrund dessen, dass die Beziehung (II) zutrifft, d. h., eine zustimmende Bestimmung in Schritt S212 gemacht wird, eine Bestimmung erlaubt bzw. ermöglicht, dass die Bedingungen (i) und (iii) beide erfüllt sind.
Als ein Ergebnis der vorstehend beschriebenen Prozesse wird, wenn der Prozess zu Schritt S213 fortschreitet, die Summe des gegenwärtigen Koeffizienten K und des Schutzwerts ΔKmax als ein neuer Koeffizient K in Schritt S213 eingestellt, und dann schreitet der Prozess zu Schritt S220 fort. D. h., in Schritt S213 wird der Schutzprozess (b) durchgeführt.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der Prozess zu Schritt S214 fortschreitet, der in Schritt S201 berechnete Kennfeldwert Kmap als der Koeffizient K in Schritt S214 eingestellt, und dann schreitet der Prozess zu Schritt S220 fort.
Wenn der Prozess zu Schritt S220 fortschreitet, wird die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 in Schritt S220 in Übereinstimmung mit dem vorstehenden mathematischen Ausdruck (2) basierend auf der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, die in S103 berechnet ist, und dem Koeffizienten K, der in Schritt S213 oder Schritt S214 eingestellt ist, berechnet. Nach Berechnung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 wird der Prozess der Routine in diesem Betriebszyklus beendet.
Bei der wie in 1 gezeigten turboaufgeladenen Maschine 10 wird in den Einlassdurchlass 11 aufgenommene Einlassluft durch den Kompressor 13 komprimiert, und wird in die Verbrennungskammer 15 eingeleitet. Zu dieser Zeit steigt die Temperatur von Einlassluft als Ergebnis einer Komprimierung bei dem Kompressor 13. Daher wird die Temperatur von Einlassluft, die in die Verbrennungskammer 15 strömt, eine Temperatur, die als ein Ergebnis von Komprimierung bei dem Kompressor 13 angestiegen ist, d. h., die vorstehend beschriebene Einlasslufttemperatur nach Komprimierung.
Da der Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 sich als ein Ergebnis von Beschleunigung oder Verzögerung der turboaufgeladenen Maschine 10 ändert, ändert sich die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung ebenso. Jedoch tritt, wenn sich die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung ändert, eine Temperaturdifferenz zwischen Einlassluft und externen Teilen (das Gehäuse des Kompressors 13, der Einlassdurchlass und dergleichen) auf mit dem Ergebnis, dass Wärmeübertragungen zwischen Einlassluft nach Komprimierung und den externen Teilen stattfinden. Daher ist eine Änderung der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung zu dieser Zeit keine komplett adiabatische Änderung, und es gibt eine Verzögerung der Änderung der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung bezüglich der Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1. D. h., eine tatsächliche Einlasslufttemperatur nach Komprimierung ändert sich auch mit einer Verzögerung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, die unter der Annahme berechnet ist, dass die Änderung der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung als Reaktion auf die Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 eine komplett adiabatischen Änderung ist. Eine Verzögerung der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ist zu dieser Zeit gering, wenn die Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 steil ist, und ist groß, wenn die Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 sanft ist. Aus diesem Grund kann die Verzögerung nicht einfach als ein Verzögerungsmodell erster Ordnung ausgedrückt werden.
Der Fall, in dem die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 unter der Annahme berechnet wird, dass der Koeffizient K in dem vorstehenden mathematischen Ausdruck (2) eine Konstante ist, wird betrachtet. Wie vorstehend beschrieben, ist, wenn der Koeffizient K eine Konstante ist, der vorstehende mathematische Ausdruck (2) die Funktion F, die den Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, d. h. dem Einlassluftdruck nach Komprimierung P1, als die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 zurückgibt. In diesem Fall ändert sich, wenn der Koeffizient derart eingestellt ist, um an den Fall angepasst zu sein, in dem eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 steil ist, wenn die Änderung sanft ist, die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 früher als eine tatsächliche Einlasslufttemperatur nach Komprimierung. Andererseits ändert sich, wenn der Koeffizient K derart eingestellt ist, um an den Fall angepasst zu sein, in dem die Änderung sanft ist, wenn die Änderung steil ist, die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 später als eine tatsächliche Einlasslufttemperatur nach Komprimierung.
Im Gegensatz dazu stellt bei dem Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 den Koeffizienten K variabel als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (dem Absolutwert der Änderungsrate ΔP) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 ein, und berechnet dann die geschätzte Einlasslufttemperatur T1. Wie in 2 gezeigt, wird der Koeffizient K zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 groß ist, auf einen kleineren Wert eingestellt, als der Koeffizient K zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung gering ist. Wie vorstehend beschrieben erhöht sich, wenn der Koeffizient K von 1 erhöht wird, eine Verzögerung (Zeitkonstante) der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m allmählich. Daher erhöht sich, wenn der Koeffizient K reduziert wird, das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m. Das heißt, eine Verzögerung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m verringert sich.
Eine Verzögerung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1, die durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 berechnet ist, bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ist gering, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 groß ist, d. h., wenn eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung steil ist. Wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 gering ist, d. h., wenn eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 sanft ist, erhöht sich eine Verzögerung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m. Daher variiert genau wie die vorstehend beschriebene tatsächliche Einlasslufttemperatur nach Komprimierung die Weise einer Verzögerung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1, die durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 berechnet ist, bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m abhängig davon, ob eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung T1 steil oder sanft ist. Zudem ist die Funktion F, die durch die Schätzungseinlasslufttemperaturberechnungseinheit 23 zur Berechnung verwendet wird, eine einfache, die ein Verzögerungsmodell erster Ordnung ausdrückt, und der Koeffizient K der Funktion F wird lediglich entsprechend (bzw. orientiert an) einer steilen oder sanften Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 geändert. Daher ist es mit dem Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich, die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor 13 mittels einer einfachen Berechnung genau zu schätzen.
Jedoch kann, wenn ein Wert (Kennfeldwert Kmap), der aus dem Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (dem Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 berechnet ist, direkt als der Koeffizient K eingestellt wird, der folgende Nachteil auftreten.
5 zeigt schematisch Änderungen der Änderungsrate ΔP1, des Koeffizienten K, des Kennfeldwertes Kmap, der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, der tatsächlichen Einlasslufttemperatur nach Komprimierung (hiernach als tatsächliche Einlasslufttemperatur T1t bezeichnet) und dergleichen zu der Zeit einer Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1. In 5 verringert sich der Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 von der Zeit t1 zu der Zeit t4, wobei eine Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 in der Periode von t2 zu t3 steiler ist als die Verringerung in der Periode von t1 bis t2, die vor der Periode von t2 bis t3 liegt, oder die Verringerung in der Periode von t3 bis t4, die nach der Periode von t2 bis t3 liegt. D. h., das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 in der Periode von t2 bis t3 ist größer als das Ausmaß einer Änderung in der Periode von t1 bis t2 oder das Ausmaß einer Änderung in der Periode von t3 bis t4.
Wie vorstehend beschrieben ist eine Verzögerung der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1 zu dieser Zeit gering für eine steile Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, und ist für eine sanfte Änderung groß. Jedoch tritt eine Änderung einer solchen Verzögerung der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t nach einem Verstreichen einer geringen Zeit von einer Änderung der Änderungsrate des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 auf.
Andererseits wird der Kennfeldwert Kmap unmittelbar erhöht, wenn sich das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 verringert. Aus diesem Grund wird der vorstehend beschriebene Schutzprozess nicht ausgeführt, und, wenn die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 durch direktes Einstellen des Kennfeldwerts Kmap als der Koeffizient K berechnet wird, ist eine Verringerung der so berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 langsamer als jene bei der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t, wie durch die Strichpunktlinie in dem Zeitdiagramm gezeigt.
Im Gegensatz dazu wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn sich der Koeffizient K in Richtung einer Erhöhungsseite mit einer Reduzierung des Absolutwerts der Änderungsrate ΔP1 ändert, der Schutzprozess ausgeführt. Bei dem Schutzprozess wird das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten K auf den Schutzwert ΔKmax oder darunter begrenzt. Aus diesem Grund hält, selbst nach der Zeit t3, zu der eine steile Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 konvergiert ist, der Zustand, in dem ein kleiner Wert für den Koeffizienten K eingestellt ist, und, durch Verlängerung, der Zustand, in dem das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m hoch ist, für eine Weile an. Daher wird die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 weiter an das Verhalten der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t angeglichen.
Wenn die Begrenzungen der Änderung des Koeffizienten K fortgesetzt werden, selbst nachdem eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 als ein Ergebnis des vorstehend beschriebenen Schutzprozesses konvergiert ist, kann die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 auf einen Wert nach einer Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 früher konvergieren, als die tatsächliche Einlasslufttemperatur T1t. D. h., die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 konvergiert zu einem Zeitpunkt früher als die Zeit t5, zu der die tatsächliche Einlasslufttemperatur T1t auf einen Wert nach einer Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 konvergiert. Diesbezüglich wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wie in 3 gezeigt der Schutzwert ΔKmax zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 groß ist, auf einen größeren Wert als der Schutzwert ΔKmax eingestellt zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung gering ist. In diesem Fall schreitet eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 in Richtung Konvergenz fort, und Begrenzungen des Ausmaßes einer Änderung des Koeffizienten K durch den Schutzprozess sind schwächer, wenn sich das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 reduziert. Aus diesem Grund ist es möglich, die Begrenzungen des Ausmaßes einer Änderung des Koeffizienten K mittels des Schutzprozesses schneller zu beenden als Reaktion auf eine Konvergenz einer Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1.
Wie in 6 gezeigt, benötigt es mehr Zeit, den Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 zu der Zeit einer Beschleunigung der turboaufgeladenen Maschine 10 zu erhöhen als den Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 zu der Zeit einer Verzögerung der turboaufgeladenen Maschine 10 zu verringern. Aus diesem Grund ist es zu der Zeit einer Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, wenn sich die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung erhöht, möglich, die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 an die tatsächliche Einlasslufttemperatur T1t anzunähern, selbst wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten K nicht durch Verwendung des Schutzwerts ΔKmax in dem Schutzprozess begrenzt wird. Dann wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur weiteren Reduzierung einer Last bei einer Berechnung der geschätzten Einlasslufttemperatur T1, bei dem Schutzprozess das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten K nicht begrenzt, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ansteigt, und wird nur begrenzt, wenn sich die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m verringert.
Eine Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 zu der Zeit einer Beschleunigung der turboaufgeladenen Maschine 10 oder eine Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 zu der Zeit einer Verzögerung der turboaufgeladenen Maschine 10 ist keine monotone Erhöhung oder monotone Verringerung. Bei dem Prozess der Erhöhung kann eine temporäre Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 auftreten. Bei dem Prozess der Verringerung kann eine temporäre Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 auftreten. Wenn der Koeffizient als Reaktion auf eine solche temporäre Fluktuation des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 geändert wird, kann die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 auf die temporäre Fluktuation reagieren, und eine instabile Fluktuation kann bei der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 auftreten. Diesbezüglich wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wie in 2 gezeigt in dem Bereich, in dem das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 kleiner als oder gleich α1 ist, der Kennfeldwert Kmap auf den konstanten Wert β eingestellt, und eine Totzone wird eingestellt. In der Totzone bleibt der Koeffizient K unverändert, und der Koeffizient K ändert sich nicht als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung. Aus diesem Grund kann der Einfluss einer temporären Fluktuation des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 kaum auftreten, wie vorstehend bezüglich der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 beschrieben ist.
7 zeigt Änderungen der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1, und der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t zu der Zeit einer Erhöhung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, die aus einer Beschleunigung der turboaufgeladenen Maschine 10 resultieren. 8 zeigt Änderungen der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1, und der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t zu der Zeit einer Verringerung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, die aus einer Verzögerung der turboaufgeladenen Maschine 10 resultieren. 7 und 8 zeigen zudem als Vergleichsbeispiele Änderungen der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1a in dem Fall, in dem der Koeffizient K auf einen Wert festgelegt ist, der für den Fall angepasst ist, in dem sich der Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 steil ändert, und zeigen Änderungen der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1b in dem Fall, in dem der Koeffizient K festgelegt ist auf einen Wert, der für den Fall angepasst ist, in dem sich der Einlassluftdruck nach Komprimierung P1 sanft ändert.
Wie vorstehend beschrieben ändert sich eine Verzögerung der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t von der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m abhängig davon, ob eine Änderung der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m, d. h., eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1, steil oder sanft ist. Daher gibt es, wenn der Koeffizient K auf einen konstanten Wert eingestellt ist, einen Fall, in dem eine solche Änderung der Verzögerung nicht berücksichtigt werden kann bzw. auf diesen eingegangen werden kann. Daher weichen, wie in 7 und 8 gezeigt, die Trajektorien der berechneten geschätzten Einlasslufttemperaturen T1a, T1b in dem Fall, in dem der Koeffizient K festgelegt ist, beide signifikant von der Trajektorie der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t ab. Im Gegensatz dazu ist die Trajektorie der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bei dem Einlasslufttemperaturschätzsystem 20 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das dazu eingerichtet ist, um den Koeffizienten K variabel als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 einzustellen, an die Trajektorie der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t angenähert.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann in die folgenden alternativen Ausführungsbeispiele abgewandelt werden. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 kleiner als α1 ist, der Koeffizient K auf β festgelegt, und der Koeffizient K wird allmählich von β reduziert, wenn sich das Ausmaß einer Änderung auf jenseits von α1 erhöht. Das heißt, bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Totzone eingestellt. In der Totzone verbleibt der Koeffizient K unverändert als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung bis das Ausmaß einer Änderung einen bestimmten Betrag bzw. ein bestimmtes Ausmaß erreicht. Daher kann der Einfluss einer temporären Fluktuation bei dem Prozess der Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 bei der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 kaum auftreten. Eine solche Totzone ist nicht eingestellt, doch der Koeffizient K kann variabel eingestellt werden als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung über den gesamten Bereich des Ausmaßes einer Änderung.
In dem Fall einer Auswahl, die vorstehend beschriebene Totzone nicht einzustellen, kann, wenn der Einfluss einer temporären Fluktuation des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 bei dem Prozess der Änderung der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 nicht ignorierbar ist, die folgende Vorgehensweise eingesetzt werden. D. h., ein erfasster Wert des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 oder das berechnete Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 wird einem Filtern unterzogen, und die temporäre Fluktuation wird vorab geglättet. Auf diese Weise kann, selbst wenn die vorstehend beschriebene Totzone nicht eingestellt ist, der Einfluss einer temporären Fluktuation des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 bei der berechneten geschätzten Einlasslufttemperatur T1 kaum auftreten.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schutzprozess nicht ausgeführt, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ansteigt, sondern wird nur ausgeführt, wenn sich die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m verringert. Stattdessen kann der Schutzprozess auch ausgeführt werden, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ansteigt. Beispielsweise wird, wenn die Prozedur des Flussdiagramms derart abgewandelt wird, dass der Prozess des Schritts S211 in dem Flussdiagramm der 4 weggelassen wird und der Prozess nach dem Prozess des Schritts S210 zu Schritt S212 fortschreitet, der Schutzprozess auch ausgeführt, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m ansteigt.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schutzwert ΔKmax des Schutzprozesses auf einen größeren Wert eingestellt, wenn sich das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (der Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 erhöht. Daher sind Begrenzungen bezüglich des Ausmaßes einer Änderung des Koeffizienten K durch den Schutzprozess schwächer, wenn die Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 in Richtung Konvergenz fortschreitet. Anstelle einer Reduktion des Schutzwerts ΔKmax mit einer Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 können Begrenzungen bezüglich des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten K durch den Schutzprozess zu der Zeit beendet werden, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 auf einen eingestellten Wert abgesunken ist. Auf diese Weise werden Begrenzungen des Ausmaßes einer Änderung des Koeffizienten K durch den Schutzprozess zuverlässig zu der Zeit beendet, wenn die Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 in einem gewissen Ausmaß konvergiert ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schutzwert ΔKmax variabel als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit (den Absolutwert der Änderungsrate ΔP1) des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 eingestellt. Stattdessen kann der Schutzwert ΔKmax als eine Konstante eingestellt werden. In diesem Falle wird der Koeffizient K auch nicht unmittelbar mit einer Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 reduziert. Aus diesem Grund wird die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 erlangt, die dem Verhalten der tatsächlichen Einlasslufttemperatur T1t angenähert ist, die sich selbst nach Konvergenz der Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 weiter ändert.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schutzprozess ausgeführt. Bei dem Schutzprozess wird das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten K zu der Zeit, wenn sich der Koeffizient K mit einer Reduzierung des Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 ändert, auf den Schutzwert ΔKmax oder darunter begrenzt. Stattdessen muss ein solcher Schutzprozess nicht ausgeführt werden. Der Fall, in dem der Schutzprozess seinen vorteilhaften Effekt zeigt, ist der Fall, in dem eine Änderung des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 steiler als ein bestimmtes Ausmaß ist. Daher ist es, wenn die Änderung nicht so steil wird, möglich, die Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor 13 ohne Ausführen des Schutzprozesses genau zu schätzen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die geschätzte Einlasslufttemperatur T1 unter Verwendung des vorstehenden mathematischen Ausdrucks (2) als die Funktion, die einen Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zurückgibt, berechnet. Eine Funktion verschieden von der vorstehend beschriebenen Funktion kann als eine solche Funktion verwendet werden. Beispielsweise ist eine Funktion, die den gewichteten gleitenden Durchschnitt der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zurückgibt, auch die Funktion, die einen Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zurückgibt. In diesem Fall ist anstelle des Koeffizienten K in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Koeffizient, der das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m in der Funktion bestimmt, variabel als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 eingestellt. Beispielsweise wird bei dem Fall der Funktion, die den gewichteten gleitenden Durchschnitt zurückgibt, der Koeffizient K bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Gewichtskoeffizienten ersetzt, die jeweils einer Vielzahl von berechneten Werten der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zugeordnet sind. Auf diese Weise kann es abhängig von einer verwendeten Funktion eine Vielzahl von Koeffizienten geben, die das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m bestimmen. Abhängig von einer verwendeten Funktion kann ein Koeffizient zu der Zeit einer Erhöhung des Nachlaufvermögens der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 erhöht werden. In jedem Fall ist es, wenn solch ein Koeffizient derart betrieben ist, dass das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung P1 groß ist, höher als das Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur T1 bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft T1m zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung gering ist, möglich, die berechnete geschätzte Einlasslufttemperatur T1 zu erlangen, die weiter an die tatsächliche Einlasslufttemperatur T1t angenähert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 03-229952 A [0004, 0004]

Claims

Einlasslufttemperaturschätzsystem für eine turboaufgeladene Maschine (10), wobei die turboaufgeladene Maschine mit einem Kompressor (13) versehen ist, der dazu eingerichtet ist, um Einlassluft zu komprimieren und die komprimierte Einlassluft zu einer Verbrennungskammer (15) zuzuführen, wobei das Einlasslufttemperaturschätzsystem aufweist eine elektronische Steuereinheit (21), die dazu eingerichtet ist, um i) eine Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft basierend auf einer Einlasslufttemperatur vor Komprimierung, einem Einlassluftdruck vor Komprimierung, und einem Einlassluftdruck nach Komprimierung zu berechnen, wobei die Einlasslufttemperatur vor Komprimierung eine Temperatur von Einlassluft vor einer Komprimierung durch den Kompressor ist, der Einlassluftdruck vor Komprimierung ein Druck von Einlassluft vor einer Komprimierung durch den Kompressor ist, der Einlassluftdruck nach Komprimierung ein Druck von Einlassluft nach einer Komprimierung durch den Kompressor ist, und die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft eine Temperatur von Einlassluft nach Komprimierung durch den Kompressor in einem adiabatischen Zustand ist, ii) eine geschätzte Einlasslufttemperatur unter Verwendung einer Funktion zu berechnen, die einen Verzögerungswert erster Ordnung bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zurückgibt, wobei die geschätzte Einlasslufttemperatur ein Schätzwert der Einlasslufttemperatur nach Komprimierung durch den Kompressor ist, und iii) einen Koeffizienten der Funktion variabel derart einzustellen, dass ein Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn ein Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung groß ist, höher ist, als ein Nachlaufvermögen der geschätzten Einlasslufttemperatur bezüglich der Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung klein ist.
Einlasslufttemperaturschätzsystem nach Anspruch 1, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, um, wenn sich der Koeffizient mit einer Reduzierung eines Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung ändert, die geschätzte Einlasslufttemperatur zu berechnen, während ein Schutzprozess ausgeführt wird, wobei der Schutzprozess ein Prozess eines Begrenzens eines Ausmaßes einer Änderung pro Zeiteinheit des Koeffizienten auf einen vorbestimmten Schutzwert oder geringer ist.
Einlasslufttemperaturschätzsystem nach Anspruch 2, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, um den Schutzprozess derart auszuführen, dass der Schutzwert zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung groß ist, kleiner ist, als der Schutzwert zu der Zeit, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung klein ist.
Einlasslufttemperaturschätzsystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Schutzprozess nicht auszuführen, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft ansteigt, und wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Schutzprozess nur dann auszuführen, wenn die Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft sinkt.
Einlasslufttemperaturschätzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, um, wenn das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung größer als oder gleich wie ein vorbestimmter Wert ist, den Koeffizienten als Reaktion auf das Ausmaß einer Änderung pro Zeiteinheit des Einlassluftdrucks nach Komprimierung variabel einzustellen.
Einlasslufttemperaturschätzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet ist, um die geschätzte Einlasslufttemperatur durch Aktualisieren der geschätzten Einlasslufttemperatur derart zu berechnen, dass eine durch den folgenden mathematischen Ausdruck ausgedrückte Beziehung erfüllt ist T1[new] = T1[old] + T1m – T1[old] / K wobei T1m die durch die elektronische Steuereinheit berechnete Temperatur adiabatisch komprimierter Einlassluft ist, T1[old] die geschätzte Einlasslufttemperatur vor Aktualisierung ist, T1[new] die geschätzte Einlasslufttemperatur nach Aktualisierung ist, und K ein Koeffizient ist, der einen Wert größer als oder gleich wie 1 annimmt.