DE102017125363B4 - Control device for an internal combustion engine - Google Patents

Control device for an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE102017125363B4
DE102017125363B4 DE102017125363.7A DE102017125363A DE102017125363B4 DE 102017125363 B4 DE102017125363 B4 DE 102017125363B4 DE 102017125363 A DE102017125363 A DE 102017125363A DE 102017125363 B4 DE102017125363 B4 DE 102017125363B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
turbine
pressure
current value
flow rate
egr valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102017125363.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102017125363A1 (en
Inventor
Kozue Yorifuji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE102017125363A1 publication Critical patent/DE102017125363A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102017125363B4 publication Critical patent/DE102017125363B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D21/00Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas
    • F02D21/06Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air
    • F02D21/08Controlling engines characterised by their being supplied with non-airborne oxygen or other non-fuel gas peculiar to engines having other non-fuel gas added to combustion air the other gas being the exhaust gas of engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/24Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D41/0007Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1429Linearisation, i.e. using a feedback law such that the system evolves as a linear one
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406Intake manifold pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1006Engine torque losses, e.g. friction or pumping losses or losses caused by external loads of accessories
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0245Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by increasing temperature of the exhaust gas leaving the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor einen Turbolader (20) und ein Abgasrezirkulationssystem (30) umfasst, der Turbolader eine Turbine (20b) mit einer variablen Düse (22) umfasst, das Abgasrezirkulationssystem (30) einen EGR-Kanal (32), welcher einen Abschnitt eines Auslasskanals stromaufwärts von der Turbine mit einem Ansaugkanal verbindet, umfasst und der EGR-Kanal (32) ein EGR-Ventil (36) hat, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst:Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Pds) eines stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher ein Auslasskanalinnendruck an einer Auslassseite der Turbine ist;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Pim) eines Ansaugkanaldrucks, welcher ein Druck innerhalb eines Raums des Ansaugkanals ist, welcher mit dem EGR-Kanal verbunden ist;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Tus) einer stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, welche eine Auslasskanalinnentemperatur an einer Einlassseite der Turbine ist;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (θegr) einer Öffnung des EGR-Ventils;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (θvn) eines Schließgrads der variablen Düse;Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Gadly) eines Frischluftbetrags, welcher eine Flussrate von Frischluft ist, welche in den Ansaugkanal gebracht wird;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Gcyl) eines Gasbetrags innerhalb eines Zylinders basierend auf einem Druck und einer Temperatur von Gas, welches dem Zylinder zugeführt wird;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Gf) einer Kraftstoffflussrate eines Kraftstoffeinspritzventils;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Mtb) einer Turbinendurchflussrate, welche eine Flussrate des Gases ist, welches die Turbine durchströmt, basierend auf dem aktuellen Wert (Gadly) des Frischluftbetrags und dem aktuellen Wert (Gf) der Kraftstoffflussrate;Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Megr) einer EGR-Ventil-Durchflussrate basierend auf einer Differenz zwischen einer Gesamtsumme des aktuellen Werts (Gcyl) des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und des aktuellen Werts (Gf) der Kraftstoffflussrate und dem aktuellen Wert (Mtb) der Turbinendurchflussrate;Mittel zum Speichern eines vorherigen Werts (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher der Auslasskanalinnendruck auf der Einlassseite der Turbine ist;Mittel zum Vorspeichern eines Kennfelds einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche, welches eine wirksame Turbinenöffnungsfläche der gesamten Turbine samt der variablen Düse mit der Turbinendurchflussrate und dem Schließgrad der variablen Düse assoziiert;Mittel zum Auslesen einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche (µAtb) entsprechend dem aktuellen Wert (Mtb) der Turbinendurchflussrate und dem aktuellen Wert (θvn) des Schließgrads der variablen Düse aus dem Kennfeld der wirksamen Turbinenöffnungsfläche;Mittel zum Vorspeichern eines Kennfelds einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche, welches eine wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche des gesamten Abgasrezirkulationssystems samt des EGR-Ventils mit der EGR-Ventil-Durchflussrate und der Öffnung des EGR-Ventils assoziiert;Mittel zum Auslesen einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche (µAegr) entsprechend dem aktuellen Wert (Megr) der EGR-Ventil-Durchflussrate und dem aktuellen Wert (θegr) der Öffnung des EGR-Ventils aus dem Kennfeld der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche;Mittel zum Vorspeichern eines ersten Koeffizientenkennfelds, wenn eine Funktion (Φ) eines Druckverhältnisses (π) zwischen einem stromabwärtsseitigen Druck und einem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses (π) durch ein stückweise lineares Verfahren aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses (π) durch eine lineare Funktion, welche durch Gleichung 2 definiert wird, linear angenähert wird, wobei das erste Koeffizientenkennfeld Koeffizienten (a, b) der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses (π) definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses (π) assoziiert, wobeiΦ(π)=κκ−1∗(π2κ−πκ+1κ)ist und Gleichung 2Φ(π)=a∗π+bist;Mittel zum Auslesen von jedem der Koeffizienten (a, b) entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis (π) relevant ist, aus dem ersten Koeffizientenkennfeld, wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert (Pds) des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks und dem vorherigen Wert (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis (π) in Gleichung 2 verwendet wird;Mittel zum Vorspeichern eines zweiten Koeffizientenkennfelds, welches Koeffizienten (c, d) der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses (π) definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses (π), assoziiert, wenn die Funktion (Φ) des Druckverhältnisses (π) zwischen dem stromabwärtsseitigen Druck und dem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses (π) durch ein stückweise lineares Verfahren aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses (π) durch eine lineare Funktion, welche durch Gleichung 3 definiert wird, linear angenähert wird, wobeiΦ(π)=c∗π+dist;Mittel zum Auslesen jedes der Koeffizienten (c, d) entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis (π) relevant ist, aus dem zweiten Koeffizientenkennfeld, wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert (Pim) des Ansaugkanaldrucks und dem vorherigen Wert (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis (π) in Gleichung 3 verwendet wird;Mittel zum Berechnen des aktuellen Werts (Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 basierend auf dem aktuellen Wert (Pds) des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, dem aktuellen Wert (Pim) des Ansaugkanaldrucks, dem aktuellen Wert (Tus) der stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, einer Gesamtsumme aus dem aktuellen Wert (Gcyl) des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und dem aktuellen Wert (Gf) der Kraftstoffflussrate, der wirksamen Turbinenöffnungsfläche (µAtb), der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche (µAegr) und jedem der Koeffizienten (a, b, c, d), wobeiPus=(Gcyl+Gf)∗R∗Tus2−μAegr∗Pim∗c−μAtb∗Pds∗aμAegr∗d+μAtb∗bist; undMittel zum Steuern des Verbrennungsmotors basierend auf dem aktuellen Wert (Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks.Control device for an internal combustion engine, the internal combustion engine comprising a turbocharger (20) and an exhaust gas recirculation system (30), the turbocharger comprising a turbine (20b) with a variable nozzle (22), the exhaust gas recirculation system (30) having an EGR duct (32), which connects a portion of an exhaust passage upstream of the turbine to an intake passage, and the EGR passage (32) has an EGR valve (36), the control device comprising: means for sensing a current value (Pds) of a downstream turbine pressure, which is an exhaust port internal pressure at an exhaust side of the turbine; means for detecting a current value (Pim) of an intake passage pressure, which is a pressure within a space of the intake passage which is connected to the EGR passage; means for detecting a current value (Tus) an upstream-side turbine temperature which is an exhaust passage inside temperature at an inlet side of the turbine; center l for detecting a current value (θegr) of an opening of the EGR valve; means for detecting a current value (θvn) of a degree of closure of the variable nozzle; means for detecting a current value (Gadly) of a fresh air amount which is a flow rate of fresh air, which is brought into the intake passage; means for calculating a current value (Gcyl) of an amount of gas within a cylinder based on a pressure and a temperature of gas supplied to the cylinder; means for calculating a current value (Gf) of a fuel flow rate of a fuel injection valve ; Means for calculating a current value (Mtb) of a turbine flow rate, which is a flow rate of the gas flowing through the turbine, based on the current value (Gadly) of the fresh air amount and the current value (Gf) of the fuel flow rate; means for calculating a current one Value (Megr) of an EGR valve flow rate based on a difference between a Total sum of the current value (Gcyl) of the amount of gas within the cylinder and the current value (Gf) of the fuel flow rate and the current value (Mtb) of the turbine flow rate; means for storing a previous value (Pus_0) of the upstream turbine pressure, which is the internal exhaust port pressure on the inlet side of the turbine; means for pre-storing a map of an effective turbine opening area, which associates an effective turbine opening area of the entire turbine including the variable nozzle with the turbine flow rate and the degree of closure of the variable nozzle; means for reading out an effective turbine opening area (µAtb) according to the current value (Mtb ) the turbine flow rate and the current value (θvn) of the degree of closure of the variable nozzle from the map of the effective turbine opening area; means for pre-storing a map of an effective EGR valve opening area, which is an effective EGR valve opening area of the entire A. Gas recirculation system including the EGR valve associated with the EGR valve flow rate and the opening of the EGR valve; means for reading out an effective EGR valve opening area (µAegr) according to the current value (Megr) of the EGR valve flow rate and the current value (θegr) of the opening of the EGR valve from the map of the effective EGR valve opening area; means for pre-storing a first coefficient map if a function (Φ) of a pressure ratio (π) between a downstream pressure and an upstream pressure of the nozzle , which is defined by equation 1, is divided into a plurality of segments of the pressure ratio (π) by a piecewise linear method and is linearly approximated for each segment of the pressure ratio (π) by a linear function which is defined by equation 2, wherein the first coefficient map coefficients (a, b) of the linear function which for each of the segments of the pressure ratio (π), associated with the segments of the pressure ratio (π), where (π) = κκ − 1 ∗ (π2κ − πκ + 1κ) and equation 2Φ (π) = a ∗ π +; means of reading of each of the coefficients (a, b) corresponding to the segment which is relevant to the pressure ratio (π) from the first coefficient map, if a ratio between the current value (Pds) of the downstream turbine pressure and the previous value (Pus_0) of the upstream Turbine pressure is used as the pressure ratio (π) in equation 2; means for pre-storing a second coefficient map which combines coefficients (c, d) of the linear function defined for each of the segments of the pressure ratio (π) with the segments of the pressure ratio ( π), associated when the function (Φ) of the pressure ratio (π) between the downstream side pressure and the upstream side pressure of the nozzle, which is defined by equation 1, is divided into a plurality of segments of the Pressure ratio (π) is divided by a piece-wise linear method and for each segment of the pressure ratio (π) is linearly approximated by a linear function defined by Equation 3, where (π) = c ∗ π + dist; means for reading out each of the coefficients (c, d) corresponding to the segment relevant to the pressure ratio (π) from the second coefficient map when a ratio between the current value (Pim) of the intake manifold pressure and the previous value (Pus_0) of the upstream turbine pressure as the pressure ratio (π) is used in equation 3; means for calculating the current value (Pus) of the upstream turbine pressure by equation 4 based on the current value (Pds) of the downstream turbine pressure, the current value (Pim) of the intake manifold pressure, the current value (Tus) the upstream turbine temperature, a total of the current value (Gcyl) of the amount of gas within the cyli nders and the current value (Gf) of the fuel flow rate, the effective turbine opening area (µAtb), the effective EGR valve opening area (µAegr) and each of the coefficients (a, b, c, d), wherePus = (Gcyl + Gf) ∗ R ∗ Tus2 − μAegr ∗ Pim ∗ c − μAtb ∗ Pds ∗ aμAegr ∗ d + μAtb ∗ bist; andmeans for controlling the internal combustion engine based on the current value (Pus) of the turbine upstream pressure.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Gebiet der ErfindungField of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung, welche einen Verbrennungsmotor mit einem Turbolader und einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) steuert, wobei der Turbolader eine Turbine mit einer variablen Düse aufweist.The present invention relates to a control device which controls an internal combustion engine having a turbocharger and an exhaust gas recirculation (EGR) system, the turbocharger having a turbine with a variable nozzle.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the prior art

In JP 2014-047717 A ist ein Verfahren zum Berechnen einer Öffnungsfläche einer variablen Düse offenbart, wobei die Öffnungsfläche benötigt wird, um einen Solldruck innerhalb eines Abgaskrümmers zu erreichen. Gemäß dem Verfahren, welches in der JP 2014-047717 A offenbart ist, werden ein Druck Pwg auf einer stromabwärtigen Seite eines EGR-Ventils, ein Druck Peg auf einer stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils und eine Temperatur Teg auf der stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils jeweils durch Sensoren erfasst. Ein Druckverhältnis zwischen dem Druck Pwg auf der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils und dem Druck Peg auf der stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils wird mit einer Gleichung berechnet, welche auf dem Satz von Bernoulli beruht. Basierend auf der Temperatur Teg auf der stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils und der Öffnungsfläche, welche aus einer EGR-Ventilöffnung VTegr berechnet wird, wird ein EGR-Zirkulationsbetrag Geg, welcher eine Flussrate eines das EGR-Ventil durchströmenden EGR-Gases ist, berechnet.In JP 2014-047717 A discloses a method for calculating an orifice area of a variable nozzle, the orifice area being needed to achieve a target pressure within an exhaust manifold. According to the procedure described in the JP 2014-047717 A disclosed, a pressure Pwg on a downstream side of an EGR valve, a pressure Peg on an upstream side of the EGR valve and a temperature Teg on the upstream side of the EGR valve are detected by sensors, respectively. A pressure ratio between the pressure Pwg on the downstream side of the EGR valve and the pressure Peg on the upstream side of the EGR valve is calculated with an equation based on Bernoulli's theorem. Based on the temperature Teg on the upstream side of the EGR valve and the opening area calculated from an EGR valve opening VTegr, an EGR circulation amount Geg, which is a flow rate of EGR gas flowing through the EGR valve, is calculated.

Gemäß dem Verfahren, welches in der JP 2014-047717 A offenbart ist, wird dann ein Arbeitsgasbetrag Gwg, welcher eine Flussrate eines einem Zylinder zugeführten Arbeitsgases ist, basierend auf einer Ansauglufttemperatur Tin und einem Ansaugluftdruck Pwg, welche durch Sensoren erfasst werden, berechnet. Indem der EGR-Zirkulationsbetrag Geg von dem Arbeitsgasbetrag Gwg subtrahiert wird, wird eine Flussrate Gti eines in die Turbine strömenden Abgases berechnet. Ein Turbinenausgangsdruck Pte und eine Turbineneintrittstemperatur Tti werden jeweils basierend auf relevanten Zustandsgrößen berechnet. Dann wird basierend auf einem Solldruck Pme in dem Abgaskrümmer, dem Turbinenausgangsdruck Pte und der Turbineneintrittstemperatur Tti eine erforderliche Öffnungsfläche Ane der variablen Düse mit der Gleichung, welche auf dem Satz von Bernoulli basiert, berechnet.According to the procedure described in the JP 2014-047717 A is then disclosed, a working gas amount Gwg, which is a flow rate of a working gas supplied to a cylinder, is calculated based on an intake air temperature Tin and an intake air pressure Pwg which are detected by sensors. By subtracting the EGR circulation amount Geg from the working gas amount Gwg, a flow rate Gti of an exhaust gas flowing into the turbine is calculated. A turbine outlet pressure Pte and a turbine inlet temperature Tti are each calculated based on relevant state variables. Then, based on a target pressure Pme in the exhaust manifold, the turbine outlet pressure Pte, and the turbine inlet temperature Tti, a required opening area Ane of the variable nozzle is calculated with the equation based on Bernoulli's theorem.

JP 2016-065484 A offenbart eine Schätzvorrichtung eines stromaufwärtigen Drosseldrucks und sieht eine stückweise lineare Interpolation der Ausflusscharakteristik einer Drossel vor. JP 2016-065484 A discloses an upstream throttle pressure estimator and provides piece-wise linear interpolation of the flow characteristic of a throttle.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Indem die Gleichung, welche auf dem Satz von Bernoulli basiert, verwendet wird, wie in der JP 2014-047717 A offenbart ist, kann der Druck in dem Abgaskrümmer, das heißt ein abgeschätzter Wert des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, basierend auf der Öffnung der variablen Düse berechnet werden. Die Berechnung erfordert eine Turbinendurchflussrate, welche eine Flussrate des die Turbine durchströmenden Abgases ist. In dem Verfahren, welches in der JP 2014-047717 A offenbart ist, wird die Turbinendurchflussrate basierend auf dem Arbeitsgasbetrag innerhalb des Zylinders und dem EGR-Zirkulationsbetrag berechnet. Gemäß dem Verfahren, welches in der JP 2014-047717 A offenbart ist, wird der EGR-Zirkulationsbetrag basierend auf einem Druckverhältnis zwischen den Drücken vor und nach dem EGR-Ventil berechnet. In diesem Fall erfordert die Berechnung einen Sensor, welcher den Druck auf der stromabwärtigen Seite des EGR-Ventils misst, und einen Sensor, welcher den Druck auf der stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils misst. Jedoch ist unter einem Gesichtspunkt einer Teilezahlreduzierung die Anzahl von Sensoren vorzugsweise so weit wie möglich zu reduzieren.Using the equation based on Bernoulli's theorem, as in FIG JP 2014-047717 A is disclosed, the pressure in the exhaust manifold, that is, an estimated value of the upstream turbine pressure, may be calculated based on the opening of the variable nozzle. The calculation requires a turbine flow rate, which is a flow rate of the exhaust gas flowing through the turbine. In the procedure described in the JP 2014-047717 A is disclosed, the turbine flow rate is calculated based on the amount of working gas within the cylinder and the EGR circulation amount. According to the procedure described in the JP 2014-047717 A is disclosed, the EGR circulation amount is calculated based on a pressure ratio between the pressures before and after the EGR valve. In this case, the calculation requires a sensor that measures the pressure on the downstream side of the EGR valve and a sensor that measures the pressure on the upstream side of the EGR valve. However, from a viewpoint of reducing the number of parts, it is preferable to reduce the number of sensors as much as possible.

Falls der stromaufwärtsseitige Turbinendruck durch eine Berechnung wie zuvor beschrieben erhalten werden kann, kann der Druck auf der stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils auch aus dem stromaufwärtsseitigen Turbinendruck berechnet werden. Daher kann die Notwendigkeit des Sensors zum Messen des Drucks auf der stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils beseitigt werden. In diesem Fall kann jedoch der EGR-Zirkulationsbetrag nicht basierend auf dem Druckverhältnis zwischen den Drücken vor und nach dem EGR-Ventil berechnet werden. Dementsprechend muss die Turbinendurchflussrate mittels eines Verfahrens berechnet werden, welches sich von dem in der JP 2014-047717 A offenbarten Verfahren unterscheidet.If the turbine upstream pressure can be obtained through a calculation as described above, the EGR valve upstream pressure can also be calculated from the turbine upstream pressure. Therefore, the need for the sensor for measuring the pressure on the upstream side of the EGR valve can be eliminated. In this case, however, the EGR circulation amount cannot be calculated based on the pressure ratio between the pressures before and after the EGR valve. Accordingly, the turbine flow rate must be calculated using a method that differs from that in the JP 2014-047717 A disclosed method differs.

Ein offensichtliches Verfahren ist es, die Turbinendurchflussrate aus einem Frischluftbetrag, welcher mit einem Luftströmungssensor gemessen wird, zu berechnen. Die Turbinendurchflussrate hat eine Antwortverzögerung bezüglich des Frischluftbetrags, wobei die Antwortverzögerung der Zeit entspricht, welche das Gas braucht, um die Turbine nach einem Passieren des Luftströmungssensors zu erreichen. Falls eine verzögerte Verarbeitung unter Berücksichtigung der Antwortverzögerung auf den Frischluftbetrag angewandt wird, kann die Turbinendurchflussrate berechnet werden. Da jedoch Rauschen dazu neigt, auf Messwerte des Luftströmungssensors überlagert zu werden, ist es schwierig, den stromaufwärtsseitigen Turbinendruck basierend auf der Turbinendurchflussrate, welche aus dem mit dem Luftströmungssensor gemessenen Frischluftbetrag berechnet wird, genau zu berechnen.One obvious method is to calculate the turbine flow rate from an amount of fresh air measured with an air flow sensor. The turbine flow rate has a response delay relative to the amount of fresh air, the response delay corresponding to the time it takes for the gas to reach the turbine after passing through the air flow sensor. If delayed processing is applied to the fresh air amount in consideration of the response delay, the turbine flow rate can be calculated. However, since noise tends to be superimposed on readings from the air flow sensor, it is difficult to accurately calculate the turbine upstream pressure based on the turbine flow rate calculated from the amount of fresh air measured by the air flow sensor.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereit, welche fähig ist, den stromaufwärtsseitigen Turbinendruck, welcher ein Auslasskanalinnendruck an einer Einlassseite der Turbine ist, genau zu berechnen.The present invention provides a control device for an internal combustion engine capable of accurately calculating the turbine upstream pressure which is an exhaust passage internal pressure on an intake side of the turbine.

Die Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert, den Verbrennungsmotor, welcher einen Turbolader und ein EGR-System aufweist, zu steuern, wobei der Turbolader eine Turbine mit einer variablen Düse enthält, das EGR-System einen EGR-Kanal hat, welcher einen Abschnitt eines Auslasskanals stromaufwärts von der Turbine mit einem Ansaugkanal verbindet, und der EGR-Kanal ein EGR-Ventil hat. Die Steuerungsvorrichtung ist konfiguriert, folgende Verarbeitung durchzuführen.The control device for an internal combustion engine according to the present invention is configured to control the internal combustion engine including a turbocharger and an EGR system, the turbocharger including a turbine with a variable nozzle, the EGR system having an EGR passage which connects a portion of an exhaust passage upstream of the turbine to an intake passage, and the EGR passage has an EGR valve. The control device is configured to perform the following processing.

Die Steuerungsvorrichtung erfasst die folgenden Zustandsgrößen direkt oder indirekt mit Sensoren. Die Zustandsgrößen umfassen: einen aktuellen Wert Pds eines stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher ein Auslasskanalinnendruck an einer Auslassseite der Turbine ist; einen aktuellen Wert Pim eines Ansaugkanaldrucks, welcher ein Druck innerhalb des Raums des EGR-Kanals ist, welcher mit dem Ansaugkanal verbunden ist; einen aktuellen Wert Tus einer stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, welche eine Auslasskanalinnentemperatur an einer Einlassseite der Turbine ist; einen aktuellen Wert θegr einer Öffnung des EGR-Ventils; einen aktuellen Wert θvn eines Schließgrads der variablen Düse; und einen aktuellen Wert Gadly eines Frischluftbetrags, welcher eine Flussrate von Frischluft ist, welche in den Ansaugkanal gebracht wird.The control device detects the following state variables directly or indirectly with sensors. The state quantities include: a current value Pds of a downstream turbine pressure, which is an exhaust passage internal pressure on an exhaust side of the turbine; a current value Pim of an intake passage pressure, which is a pressure within the space of the EGR passage connected to the intake passage; a current value Tus of an upstream-side turbine temperature, which is an exhaust passage internal temperature on an intake side of the turbine; a current value θegr of an opening of the EGR valve; a current value θvn of a degree of closure of the variable nozzle; and a current value Gadly of a fresh air amount, which is a flow rate of fresh air brought into the intake passage.

Die Steuerungsvorrichtung erfasst die folgenden Zustandsgrößen durch Berechnung. Die Zustandsgrößen umfassen: einen aktuellen Wert Gcyl eines Gasbetrags innerhalb des Zylinders, welcher aus einem Druck und einer Temperatur eines dem Zylinder zugeführten Gases berechnet wird; einen aktuellen Wert Gf einer Kraftstoffflussrate eines Kraftstoffeinspritzventils; einen aktuellen Wert Mtb einer Turbinendurchflussrate, welche eine Flussrate des die Turbine durchströmenden Gases ist, welcher basierend auf dem aktuellen Wert Gadly des Frischluftbetrags und dem aktuellen Wert Gf der Kraftstoffflussrate berechnet wird; und einen aktuellen Wert Megr einer EGR-Ventil-Durchflussrate, welche basierend auf einer Differenz zwischen der Gesamtsumme des aktuellen Werts Gcyl des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und des aktuellen Werts Gf der Kraftstoffflussrate und dem aktuellen Wert Mtb der Turbinendurchflussrate berechnet wird.The control device acquires the following state quantities by calculation. The state variables include: a current value Gcyl of an amount of gas within the cylinder, which is calculated from a pressure and a temperature of a gas supplied to the cylinder; a current value Gf of a fuel flow rate of a fuel injection valve; a current turbine flow rate value Mtb, which is a flow rate of the gas flowing through the turbine, which is calculated based on the current value Gadly of the fresh air amount and the current value Gf of the fuel flow rate; and a current value Megr of an EGR valve flow rate calculated based on a difference between the sum total of the current value Gcyl of the amount of gas within the cylinder and the current value Gf of the fuel flow rate and the current value Mtb of the turbine flow rate.

Die Steuerungsvorrichtung speichert temporär einen vorherigen Wert Pus_0 des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher der Auslasskanalinnendruck an der Einlassseite der Turbine ist.The control device temporarily stores a previous value Pus_0 of the upstream turbine pressure, which is the exhaust port internal pressure on the inlet side of the turbine.

Die Steuerungsvorrichtung speichert ein Kennfeld einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche vor, welches eine wirksame Turbinenöffnungsfläche der Turbine, welche die variable Düse aufweist, welche als eine einzige Düse betrachtet wird, mit der Turbinendurchflussrate und dem Schließgrad der variablen Düse assoziiert. Die Steuerungsvorrichtung speichert ein Kennfeld einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche vor, welches eine wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche des EGR-Ventils, welches als eine einzige Düse betrachtet wird, mit der EGR-Ventil-Durchflussrate und der Öffnung des EGR-Ventils assoziiert.The control device pre-stores an effective turbine opening area map which associates an effective turbine opening area of the turbine having the variable nozzle, which is regarded as a single nozzle, with the turbine flow rate and the degree of closure of the variable nozzle. The control device pre-stores an EGR valve effective opening area map which associates an EGR valve effective opening area of the EGR valve, which is regarded as a single nozzle, with the EGR valve flow rate and the opening of the EGR valve .

Die Steuerungsvorrichtung liest aus dem Kennfeld der wirksamen Turbinenöffnungsfläche eine wirksame Turbinenöffnungsfläche µAtb aus, welche dem aktuellen Wert Mtb der Turbinendurchflussrate und dem aktuellen Wert θvn des Schließgrads der variablen Düse entspricht. Die Steuerungsvorrichtung liest auch aus dem Kennfeld der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche eine wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche µAegr aus, welche dem aktuellen Wert Megr der EGR-Ventil-Durchflussrate und dem aktuellen Wert θegr der Öffnung des EGR-Ventils entspricht.The control device reads out an effective turbine opening area μAtb from the map of the effective turbine opening area, which corresponds to the current value Mtb of the turbine flow rate and the current value θvn of the degree of closure of the variable nozzle. The control device also reads from the map of the effective EGR valve opening area an effective EGR valve opening area μAegr, which corresponds to the current value Megr of the EGR valve flow rate and the current value θegr of the opening of the EGR valve.

Wenn eine Funktion Φ eines Druckverhältnisses π zwischen dem stromabwärtsseitigen Druck und dem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses π aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses π durch eine linear Funktion, welche durch Gleichung 2 definiert wird, linear angenähert wird, speichert die Steuerungsvorrichtung ein erstes Koeffizientenkennfeld vor, welches Koeffizienten a, b der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses π definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses π assoziiert. Φ ( π ) = κ κ 1 ( π 2 κ π κ + 1 κ )

Figure DE102017125363B4_0005
Φ ( π ) = a π + b
Figure DE102017125363B4_0006
When a function Φ of a pressure ratio π between the downstream side pressure and the upstream side pressure of the nozzle, which is defined by Equation 1, is divided into a plurality of segments of the pressure ratio π and for each segment of the pressure ratio π by a linear Function defined by equation 2 is linearly approximated, the control device pre-stores a first coefficient map which associates coefficients a, b of the linear function defined for each of the segments of the pressure ratio π with the segments of the pressure ratio π. Φ ( π ) = κ κ - 1 ( π 2 κ - π κ + 1 κ )
Figure DE102017125363B4_0005
Φ ( π ) = a π + b
Figure DE102017125363B4_0006

Wenn die Funktion Φ des Druckverhältnisses π zwischen dem stromabwärtsseitigen Druck und dem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses π durch ein stückweise lineares Verfahren aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses π durch eine lineare Funktion, welche durch Gleichung 3 definiert wird, linear angenähert wird, speichert die Steuerungsvorrichtung ein zweites Koeffizientenkennfeld vor, welches Koeffizienten c, d der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses π definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses π assoziiert. Φ ( π ) = c π + d

Figure DE102017125363B4_0007
If the function Φ of the pressure ratio π between the downstream side pressure and the upstream side pressure of the nozzle, which is defined by Equation 1, is divided into a plurality of segments of the pressure ratio π by a piecewise linear method, and for each segment of the pressure ratio π by a linear one Function defined by equation 3 is linearly approximated, the control device pre-stores a second coefficient map which associates coefficients c, d of the linear function defined for each of the segments of the pressure ratio π with the segments of the pressure ratio π. Φ ( π ) = c π + d
Figure DE102017125363B4_0007

Wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert Pds des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks und dem vorherigen Wert Pus_0 des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis π in Gleichung 2 verwendet wird, liest die Steuerungsvorrichtung jeden der Koeffizienten a, b entsprechend dem für das Druckverhältnis π relevanten Segment aus dem ersten Koeffizientenkennfeld aus. Wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert Pim des Ansaugkanaldrucks und dem vorherigen Werts Pus_0 des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis π in Gleichung 3 verwendet wird, liest die Steuerungsvorrichtung jeden der Koeffizienten c, d entsprechend dem für das Druckverhältnis π relevanten Segment aus dem zweiten Koeffizientenkennfeld aus.If a ratio between the current value Pds of the downstream-side turbine pressure and the previous value Pus_0 of the upstream-side turbine pressure is used as the pressure ratio π in Equation 2, the control device reads each of the coefficients a, b corresponding to the segment relevant to the pressure ratio π from the first coefficient map out. If a ratio between the current value Pim of the intake manifold pressure and the previous value Pus_0 of the upstream-side turbine pressure is used as the pressure ratio π in Equation 3, the control device reads out each of the coefficients c, d corresponding to the segment relevant to the pressure ratio π from the second coefficient map .

Basierend auf dem aktuellen Wert Pds des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, dem aktuellen Wert Pim des Ansaugkanaldrucks, dem aktuellen Wert Tus der stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, der Gesamtsumme des aktuellen Werts Gcyl des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und des aktuellen Werts Gf der Kraftstoffflussrate, der wirksamen Turbinenöffnungsfläche µAtb, der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche µAegr und jedem der Koeffizienten a, b, c, d berechnet die Steuerungsvorrichtung einen aktuellen Wert Pus des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4: P u s = ( G c y l + G f ) R T u s 2 μ A e g r P i m c μ A t b P d s a μ A e g r d + μ A t b b

Figure DE102017125363B4_0008
Based on the current value Pds of the downstream turbine pressure, the current value Pim of the intake manifold pressure, the current value Tus of the upstream turbine temperature, the total sum of the current value Gcyl of the gas amount within the cylinder and the current value Gf of the fuel flow rate, the effective turbine opening area µAtb, the effective EGR valve opening area µAegr and each of the coefficients a, b, c, d, the control device calculates a current value Pus of the upstream turbine pressure by equation 4: P u s = ( G c y l + G f ) R. T u s 2 - μ A. e G r P i m c - μ A. t b P d s a μ A. e G r d + μ A. t b b
Figure DE102017125363B4_0008

Die Steuerungsvorrichtung steuert den Verbrennungsmotor basierend auf dem aktuellen Wert Pus des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher basierend auf der obigen Logik berechnet wird.The control device controls the engine based on the current value Pus of the upstream-side turbine pressure calculated based on the above logic.

Gemäß der Steuerungsvorrichtung kann der stromaufwärtsseitige Turbinendruck durch ein Verwenden von Gleichung 4 genau berechnet werden. Daher kann der Verbrennungsmotor basierend auf dem genauen stromaufwärtsseitigen Turbinendruck gesteuert werden. Da die Turbinendurchflussrate, welche zur Berechnung der wirksamen Turbinenöffnungsfläche verwendet wird, basierend auf dem Frischluftbetrag berechnet wird, wird der Einfluss einer Streuung in den Messwerten des Frischluftbetrags, welche durch Rauschen verursacht wird, auf den Berechnungswert der wirksamen Turbinenöffnungsfläche angewandt. In ähnlicher Weise wird, da die EGR-Ventil-Durchflussrate, welche zur Berechnung der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche verwendet wird, auch mit einem Verwenden des Frischluftbetrags berechnet wird, der Einfluss einer Streuung in den Messwerten des Frischluftbetrags, welche durch Rauschen verursacht wird, auf den Berechnungswert der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche angewandt. Jedoch ist gemäß der Beziehung zwischen der wirksamen Turbinenöffnungsfläche und der Turbinendurchflussrate die Sensitivität der wirksamen Turbinenöffnungsfläche auf die Streuung in der Turbinendurchflussrate nicht hoch. In ähnlicher Weise ist gemäß der Beziehung zwischen der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche und der EGR-Ventil-Durchflussrate die Sensitivität der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche auf die Streuung in der EGR-Ventil-Durchflussrate auch nicht hoch. Daher hat die Streuung in den Messwerten des Frischluftbetrags aufgrund von Rauschen einen begrenzten Einfluss auf die Berechnungsergebnisse der wirksamen Turbinenöffnungsfläche und der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche. Dementsprechend wird die Berechnungsgenauigkeit des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher die wirksame Turbinenöffnungsfläche und die wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche als Parameter umfasst, in ausreichender Weise sichergestellt.According to the control device, the turbine upstream pressure can be calculated accurately by using Equation 4. Therefore, the engine can be controlled based on the accurate turbine upstream pressure. Since the turbine flow rate used for calculating the effective turbine opening area is calculated based on the amount of fresh air, the influence of a dispersion in the measurement values of the amount of fresh air caused by noise is applied to the calculation value of the effective turbine opening area. Similarly, since the EGR valve flow rate used for calculating the effective EGR valve opening area is also calculated using the fresh air amount, the influence of a dispersion in the measurements of the fresh air amount caused by noise becomes , applied to the calculated value of the effective EGR valve opening area. However, according to the relationship between the effective turbine opening area and the turbine flow rate, the sensitivity of the effective turbine opening area to the dispersion in the turbine flow rate is not high. Similarly, according to the relationship between the effective EGR valve opening area and the EGR valve flow rate, the The sensitivity of the effective EGR valve opening area to the dispersion in the EGR valve flow rate is also not high. Therefore, the dispersion in the measured values of the amount of fresh air due to noise has a limited influence on the calculation results of the effective turbine opening area and the effective EGR valve opening area. Accordingly, the calculation accuracy of the upstream-side turbine pressure, which includes the effective turbine opening area and the effective EGR valve opening area as parameters, is sufficiently ensured.

FigurenlisteFigure list

Merkmale, Vorteile und technische sowie gewerbliche Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

  • 1 die schematische Konfiguration eines Verbrennungsmotors, an welchem eine Steuerungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird, veranschaulicht;
  • 2 die Beziehung zwischen dem Schließgrad einer variablen Düse, einer Turbinendurchflussrate und einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche veranschaulicht;
  • 3 die Beziehung zwischen der Öffnung eines EGR-Ventils, einer EGR-Ventil-Durchflussrate und einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche veranschaulicht;
  • 4 eine Funktion Φ eines Druckverhältnisses π zwischen einem stromabwärtsseitigen Druck und einem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche in einer Gleichung des Satzes von Bernoulli enthalten ist, und eine lineare Funktion, welche die Funktion Φ annähert, veranschaulicht;
  • 5 eine Verteilung von Verifikationsdaten zum Verifizieren einer Abschätzgenauigkeit des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 veranschaulicht;
  • 6 einen Übereinstimmungsgrad eines abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks und eines tatsächlichen Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 veranschaulicht;
  • 7 ein Blockdiagramm ist, welches die Konfiguration zum Berechnen des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welche in der Steuerungsvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, veranschaulicht;
  • 8 ein Beispiel der Anwendungen des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks veranschaulicht; und
  • 9 ein Beispiel der Anwendungen des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks veranschaulicht.
Features, advantages and technical and industrial significance of exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying figures, in which the same reference symbols denote the same elements, and where:
  • 1 Fig. 11 illustrates the schematic configuration of an internal combustion engine to which a control device of an embodiment of the present invention is applied;
  • 2 Fig. 10 illustrates the relationship between the degree of closure of a variable nozzle, a turbine flow rate and an effective turbine opening area;
  • 3 Fig. 11 illustrates the relationship among the opening of an EGR valve, an EGR valve flow rate and an effective EGR valve opening area;
  • 4th illustrates a function Φ of a pressure ratio π between a downstream side pressure and an upstream side pressure of the nozzle contained in an equation of Bernoulli's Theorem and a linear function approximating the function Φ;
  • 5 Fig. 4 illustrates a distribution of verification data for verifying an estimation accuracy of the upstream side turbine pressure by Equation 4;
  • 6th a degree of correspondence of an estimated value of the upstream-side turbine pressure and an actual value of the upstream-side turbine pressure is illustrated by Equation 4;
  • 7th Fig. 13 is a block diagram illustrating the configuration for calculating the turbine upstream pressure included in the control device of the embodiment of the present invention;
  • 8th Figure 11 illustrates an example of the applications of the estimated value of the turbine upstream pressure; and
  • 9 Fig. 11 illustrates an example of the applications of the estimated value of the turbine upstream pressure.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Konfiguration des VerbrennungsmotorsConfiguration of the internal combustion engine

1 veranschaulicht die schematische Konfiguration eines Verbrennungsmotors 2, an welchem eine Steuerungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird. Der Verbrennungsmotor 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Einturbosystem mit einem einzigen Turbolader 20. Der Verbrennungsmotor 2 enthält einen Motorkörper 4, welcher als ein Dieselmotor konfiguriert ist. Der Motorkörper 4 ist mit einer Vielzahl von (vier in der Zeichnung) Zylindern 4a ausgestattet und die Zylinder 4a sind jeweils mit einem Kraftstoffeinspritzventil 6 ausgestattet. 1 illustrates the schematic configuration of an internal combustion engine 2 to which a control device of an embodiment of the present invention is applied. The internal combustion engine 2 according to the present embodiment is a single turbo system with a single turbo charger 20th . The internal combustion engine 2 contains an engine body 4th which is configured as a diesel engine. The engine body 4th is with a large number of (four in the drawing) cylinders 4a fitted and the cylinders 4a are each with a fuel injector 6th fitted.

Der Motorkörper 4 hat einen mit einem Ansaugkanal 8 verbundenen Ansaugeinlass, welcher Frischluft von außen ansaugt. Der Ansaugkanal 8 ist mit einem Luftreiniger 12, einem Kompressor 20a des Turboladers 20, einem Zwischenkühler 14 und einem Ansaugdrosselventil 16 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite ausgestattet. In einem Bereich des Ansaugkanals 8, welcher mit dem Motorkörper 4 verbunden ist, ist ein Ansaugkrümmer 8a zum Verteilen von Luft an jeden Zylinder 4a ausgebildet. Der Motorkörper 4 hat einen Ablaufauslass, welcher mit einem Auslasskanal 10 verbunden ist, welcher Abgas nach außen ablässt. Der Auslasskanal 10 ist mit einer Turbine 20b des Turboladers 20 ausgestattet. Die Turbine 20b enthält eine variable Düse 22. In einem Bereich des Auslasskanals 10, welcher mit dem Motorkörper 4 verbunden ist, ist ein Abgaskrümmer 10a zum Sammeln von Abgas, welches von jedem Zylinder 4a abgelassen wird, ausgebildet.The engine body 4th has one with an intake port 8th connected intake, which draws in fresh air from the outside. The intake duct 8th is using an air purifier 12 , a compressor 20a of the turbocharger 20th , an intercooler 14th and an intake throttle valve 16 in this order from the upstream side to the downstream side. In one area of the intake duct 8th which with the engine body 4th connected is an intake manifold 8a to distribute air to each cylinder 4a educated. The engine body 4th has a drain outlet, which is connected to an outlet channel 10 is connected, which exhaust gas discharges to the outside. The outlet duct 10 is with a turbine 20b of the turbocharger 20th fitted. The turbine 20b contains a variable nozzle 22nd . In one area of the outlet channel 10 which with the engine body 4th connected is an exhaust manifold 10a for collecting exhaust gas which is from each cylinder 4a is drained, trained.

Der Verbrennungsmotor 2 umfasst ein EGR-System 30, welches etwas Abgas von dem Auslasskanal 10 zu dem Ansaugkanal 8 rezirkuliert. Das EGR-System 30 umfasst einen EGR-Kanal 32, welcher die stromaufwärtige Seite der Turbine 20b in dem Auslasskanal 10 und die stromabwärtige Seite des Ansaugdrosselventils 16 in dem Ansaugkanal 8 verbindet. Der EGR-Kanal 32 ist mit einem EGR-Kühler 34 und einem EGR-Ventil 36 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite in einer Strömungsrichtung von EGR-Gas versehen. Der EGR-Kanal 32 hat einen Bypasskanal 38, welcher zum Umgehen des EGR-Kühlers vorgesehen ist. An einer Verbindungsstelle, an der der Bypasskanal 38 in den EGR-Kanal 32 mündet, ist ein Bypassventil 40 vorgesehen, um einen Strömungskanal des EGR-Gases zwischen dem Bypasskanal 38 und dem EGR-Kühler 34 umzuschalten.The internal combustion engine 2 includes an EGR system 30th which some exhaust gas from the exhaust port 10 to the intake duct 8th recirculated. The EGR system 30th includes an EGR passage 32 which is the upstream side of the turbine 20b in the outlet duct 10 and the downstream side of the intake throttle valve 16 in the intake duct 8th connects. The EGR duct 32 is with an EGR cooler 34 and an EGR valve 36 provided in this order from the upstream side to the downstream side in a flow direction of EGR gas. The EGR duct 32 has a bypass channel 38 which is provided to bypass the EGR cooler. At a junction where the bypass duct 38 into the EGR duct 32 is a bypass valve 40 provided to a flow channel of the EGR gas between the bypass channel 38 and the EGR cooler 34 to switch.

Die Steuerungsvorrichtung 100, welche den Verbrennungsmotor 2 steuert, ist eine elektronische Steuereinheit (ECU) mit zumindest einer CPU, zumindest einem ROM und zumindest einem RAM. Das ROM speichert verschiedene Arten von Daten umfassend verschiedene Arten von Programmen und Kennfeldern zum Steuern des Verbrennungsmotors 2. Wenn die Programme, welche in dem ROM gespeichert sind, auf das RAM geladen werden und in der CPU ausgeführt werden, werden verschiedene Funktionen in die Steuerungsvorrichtung 100 implementiert. Die Steuerungsvorrichtung 100 kann aus einer Vielzahl von ECUs gebildet sein.The control device 100 which the internal combustion engine 2 controls is an electronic control unit (ECU) with at least one CPU, at least one ROM and at least one RAM. The ROM stores various kinds of data including various kinds of programs and maps for controlling the internal combustion engine 2 . When the programs stored in the ROM are loaded into the RAM and executed in the CPU, various functions are incorporated into the control device 100 implemented. The control device 100 may be formed from a variety of ECUs.

Die Steuerungsvorrichtung 100 erhält verschiedene Informationen über die Betriebszustände und Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 2 von verschiedenen Arten von Sensoren, welche an dem Verbrennungsmotor 2 angebracht sind. Zum Beispiel gibt ein in der Nähe des Luftkühlers 12 angeordneter Luftströmungssensor 50 Informationen über einen Frischluftbetrag Gadly ein, welcher die Flussrate von Frischluft ist, welche in den Ansaugkanal 8 gesaugt wird. Ein in dem Ansaugkrümmer 8a angeordneter Drucksensor 52 gibt Informationen über einen Ansaugkrümmerdruck Pim ein, welcher der Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 8a ist. Der Ansaugkrümmerdruck Pim ist auch ein Ansaugkanaldruck, welcher der Druck innerhalb des Raums des Ansaugkanals 8 ist, welcher mit dem EGR-Kanal 32 verbunden ist. Ein in dem Ansaugkrümmer 8a angeordneter Temperatursensor 54 gibt Informationen über eine Ansaugkrümmertemperatur Tim ein, welche die Temperatur innerhalb des Ansaugkrümmers 8a ist. Ein in dem Abgaskrümmer 10a angeordneter Temperatursensor 56 gibt Informationen über eine stromaufwärtsseitige Turbinentemperatur Tus ein, welche die Auslasskanalinnentemperatur an einer Einlassseite der Turbine 20b ist. Ein stromabwärts von der Turbine 20b in dem Auslasskanal 10 angeordneter Drucksensor 58 gibt Informationen über einen stromabwärtsseitigen Turbinendruck Pds ein, welcher ein Auslasskanalinnendruck auf einer Auslassseite der Turbine 20b ist. Ein in dem EGR-Ventil 36 vorgesehener Öffnungssensor gibt Informationen über eine Öffnung θegr des EGR-Ventils 36 ein, während ein in der variablen Düse 22 vorgesehener Schließgradsensor Informationen über einen Schließgrad θvn der variablen Düse 22 eingibt. Die Steuerungsvorrichtung 100 bestimmt Steuerungsparameter des Verbrennungsmotors 2 basierend auf diesen Informationsstücken.The control device 100 receives various information about the operating states and operating conditions of the internal combustion engine 2 of different types of sensors installed on the internal combustion engine 2 are attached. For example there is one near the air cooler 12 arranged air flow sensor 50 Information on a fresh air amount Gadly, which is the flow rate of fresh air entering the intake passage 8th is sucked. One in the intake manifold 8a arranged pressure sensor 52 inputs information on an intake manifold pressure Pim, which is the pressure within the intake manifold 8a is. The intake manifold pressure Pim is also an intake passage pressure, which is the pressure within the space of the intake passage 8th is the one with the EGR passage 32 connected is. One in the intake manifold 8a arranged temperature sensor 54 inputs information on an intake manifold temperature Tim, which is the temperature inside the intake manifold 8a is. One in the exhaust manifold 10a arranged temperature sensor 56 inputs information on an upstream-side turbine temperature Tus, which is the outlet duct internal temperature at an inlet side of the turbine 20b is. One downstream from the turbine 20b in the outlet duct 10 arranged pressure sensor 58 inputs information on a downstream turbine pressure Pds, which is an exhaust port internal pressure on an exhaust side of the turbine 20b is. One in the EGR valve 36 provided opening sensor gives information about an opening θegr of the EGR valve 36 one while one in the variable nozzle 22nd provided closing degree sensor information on a closing degree θvn of the variable nozzle 22nd enters. The control device 100 determines control parameters of the internal combustion engine 2 based on these pieces of information.

Abschätzung eines stromaufwärtsseitigen TurbinendrucksEstimation of an upstream turbine pressure

Die Steuerungsvorrichtung 100 hat Funktionen, welche ein Abschätzen eines stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks Pus, welcher der Auslasskanalinnendruck auf der Einlassseite der Turbine 20b ist, umfassen. Eine Berechnung des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks wird unter Verwenden von Gleichung 4 durchgeführt. Nachfolgend wir eine Beschreibung gegeben, wie Gleichung 4 hergeleitet wird, das heißt ein Verfahren zum Herleiten von Gleichung 4.The control device 100 has functions that include estimating an upstream turbine pressure Pus, which is the exhaust port internal pressure on the inlet side of the turbine 20b is to include. A calculation of the upstream turbine pressure is performed using Equation 4. The following is a description of how Equation 4 is derived, that is, a method for deriving Equation 4.

Strömungseigenschaftengleichung einer TurbineFlow property equation of a turbine

Wenn ein Fluid eine Düse durchströmt, für welche das Gesetz der Energieerhaltung angewandt wird, folgt die Beziehung zwischen der Zustandsgröße des Fluides vor einem Durchströmen der Düse und der Zustandsgröße des Fluides nach einem Durchströmen der Düse dem Satz von Bernoulli. Hier wird, falls angenommen wird, dass die Turbine 20b eine Düse ist, Gleichung 5 erfüllt. In Gleichung 5 ist Mtb eine Turbinendurchflussrate, welche die Flussrate eines Gases ist, welches die Turbine 20b durchströmt, und µAtb ist eine wirksame Öffnungsfläche der Turbine 20b, wenn die Turbine 20b, welche die variable Düse 22 umfasst, als eine Düse betrachtet wird. Ein Element Φ in Gleichung 5 ist eine Funktion, welche durch Gleichung 1 definiert ist. M t b = μ A t b P u s 2 R T u s ∗Φ ( P d s P u s )

Figure DE102017125363B4_0009
When a fluid flows through a nozzle for which the law of conservation of energy is applied, the relationship between the quantity of state of the fluid before flowing through the nozzle and the quantity of state of the fluid after flowing through the nozzle follows Bernoulli's theorem. Here, if it is assumed that the turbine 20b is a nozzle, equation 5 is satisfied. In Equation 5, Mtb is a turbine flow rate, which is the flow rate of a gas passing through the turbine 20b flows through, and µAtb is an effective opening area of the turbine 20b when the turbine 20b showing the variable nozzle 22nd is considered to be a nozzle. An element Φ in Equation 5 is a function defined by Equation 1. M. t b = μ A. t b P u s 2 R. T u s ∗ Φ ( P d s P u s )
Figure DE102017125363B4_0009

Da die Turbine 20b Arbeit an den Kompressor 20a abgibt, wird das Gesetz der Energieerhaltung in der Turbine 20b nicht aufgestellt, so dass der Satz von Bernoulli nicht auf die Turbine 20b angewandt werden kann. Falls jedoch µAtb in Gleichung 5 als ein Koeffizient betrachtet wird, welcher eine Strömungsfähigkeit von Gas durch Ausdehnung darstellt, kann Gleichung 5 als eine Gleichung verwendet werden, welche die Strömungseigenschaften der Turbine 20b darstellt. Wenn die Turbinenarbeit größer wird, verliert das die Turbine 20b durchströmende Gas mehr Energie, was es für das Gas schwieriger macht zu strömen. Daher ist, wenn µAtb ein Koeffizient ist, welcher die Strömungsfähigkeit von Gas darstellt, die Turbinenarbeit in µAtb konvertierbar, was es ermöglicht, dass Gleichung 5 die Strömungseigenschaften der Turbine 20b ausdrückt. Da µAtb in Gleichung 5 einer wirksamen Öffnungsfläche entspricht, wenn die gesamte Turbine 20b mit der variablen Düse 22 als eine Düse (wirksame Turbinenöffnungsfläche der gesamten Turbine mit der variablen Düse) angesehen wird, wird µAtb als eine wirksame Turbinenöffnungsfläche in dieser Beschreibung bezeichnet.Because the turbine 20b Work on the compressor 20a gives off, becomes the law of energy conservation in the turbine 20b not erected so that Bernoulli's theorem does not apply to the turbine 20b can be applied can. However, if µAtb in Equation 5 is regarded as a coefficient representing a fluidity of gas by expansion, Equation 5 can be used as an equation representing the flow characteristics of the turbine 20b represents. If the turbine work gets bigger, the turbine loses it 20b The gas flowing through has more energy, which makes it harder for the gas to flow. Therefore, if µAtb is a coefficient representing the fluidity of gas, the turbine work is convertible to µAtb, which enables Equation 5 to determine the flow characteristics of the turbine 20b expresses. Since µAtb in equation 5 corresponds to an effective opening area when the entire turbine 20b with the variable nozzle 22nd is regarded as a nozzle (effective turbine opening area of the entire turbine with the variable nozzle), µAtb is referred to as an effective turbine opening area in this specification.

Die Parameter, welche die wirksame Turbinenöffnungsfläche bestimmen, sind der Schließgrad der variablen Düse 22, welche in der Turbine 20b enthalten ist, und die Turbinendurchflussrate. Der Schließgrad der variablen Düse 22 ist ein Parameter, welcher darstellt, wie weit die variable Düse 22 geschlossen ist, wobei eine vollständig geöffnete Position der variablen Düse 22 als eine Referenz dient. Der Schließgrad der variablen Düse 22 ist 0%, wenn die variable Düse 22 in der vollständig geöffneten Position ist, wohingegen der Schließgrad 100% ist, wenn die variable Düse 22 in einer vollständig geschlossenen Position ist. 2 veranschaulicht das Verhältnis zwischen dem Schließgrad θvn der variablen Düse 22, der Turbinendurchflussrate Mtb und der wirksamen Turbinenöffnungsfläche µAtb. 2 ist ein Beispiel von experimentellen Ergebnissen, welche mit einem experimentellen Verbrennungsmotor erhalten wurden. In dem Experiment wurden Werte der wirksamen Turbinenöffnungsfläche, welche Gleichung 5 erfüllten, für jeden Schließgrad der variablen Düse 22 berechnet, wobei die Turbinendurchflussrate festgehalten wurde und der Schließgrad der variablen Düse 22 von 0% bis 100% variiert wurde. Die Rechenoperation wurde wiederholt durchgeführt, während die Turbinendurchflussrate Schritt für Schritt von einer geringen Flussrate zu einer großen Flussrate variiert wurde. Als ein Ergebnis wurde ein charakteristisches Diagramm der wirksamen Turbinenöffnungsfläche wie in 2 veranschaulicht erhalten.The parameters that determine the effective turbine opening area are the degree of closure of the variable nozzle 22nd which in the turbine 20b is included, and the turbine flow rate. The degree of closure of the variable nozzle 22nd is a parameter that represents how far the variable nozzle is 22nd is closed, with a fully open position of the variable nozzle 22nd serves as a reference. The degree of closure of the variable nozzle 22nd is 0% when the variable nozzle 22nd is in the fully open position, whereas the degree of closure is 100% when the variable nozzle 22nd is in a fully closed position. 2 illustrates the relationship between the degree of closure θvn of the variable nozzle 22nd , the turbine flow rate Mtb and the effective turbine opening area µAtb. 2 is an example of experimental results obtained with an experimental internal combustion engine. In the experiment, effective turbine opening area values which satisfied Equation 5 were obtained for each degree of closure of the variable nozzle 22nd calculated keeping the turbine flow rate and the degree of closure of the variable nozzle 22nd was varied from 0% to 100%. The arithmetic operation was repeatedly performed while the turbine flow rate was varied step by step from a low flow rate to a large flow rate. As a result, a characteristic diagram of the effective turbine opening area as in FIG 2 illustrated.

Strömungseigenschaftengleichung eines EGR-SystemsFlow property equation of an EGR system

Im Übrigen ist der Satz von Bernoulli auf das EGR-Ventil 36 selbst anwendbar, welches in dem EGR-System 30 enthalten ist. Jedoch wird, wenn die Zustandsgröße an dem Einlass des EGR-Kanals 32 als die Zustandsgröße der stromaufwärtigen Seite des EGR-Ventils 36 verwendet wird, das Gesetz der Energieerhaltung als eine Voraussetzung des Satzes von Bernoulli aufgrund des Einflusses des EGR-Kühles 34, welcher in der Mitte des EGR-Kanals 32 platziert ist, nicht aufgestellt. Der Grund dafür ist, dass der EGR-Kühler 34 Wärme von dem Gas wegnimmt. Jedoch wird, wenn µAegr als ein Koeffizient definiert wird, welcher die Strömungsfähigkeit eines Gases wie in dem Fall von Gleichung 5 darstellt, welche die Strömungseigenschaften der Turbine 20b darstellt, Gleichung 6 zwischen der Zustandsgröße an dem Einlass des EGR-Kanals 3 und der Zustandsgröße an dem Auslass des EGR-Kanals 32 erfüllt. In Gleichung 6 ist Megr eine EGR-Ventil-Durchflussrate, welche die Flussrate des Gases ist, welches das EGR-Ventil 36 durchströmt. Das Element Φ in Gleichung 5 ist eine Funktion, welche durch Gleichung 1 definiert wird. Das Element µAegr in Gleichung 6 entspricht der wirksamen Öffnungsfläche, wenn das gesamte EGR-System 30 mit dem EGR-Ventil 36 als eine Düse (wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche des gesamten Abgasrezirkulationssystems mit dem EGR-Ventil) betrachtet wird. Dementsprechend wird µAegr als die wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche in dieser Beschreibung bezeichnet. M e g r = μ A e g r P u s 2 R T u s ∗Φ ( P i m P u s )

Figure DE102017125363B4_0010
Incidentally, Bernoulli's theorem is on the EGR valve 36 even applicable which in the EGR system 30th is included. However, if the state quantity at the inlet of the EGR passage 32 as the state quantity of the upstream side of the EGR valve 36 uses the law of conservation of energy as a requirement of Bernoulli's theorem due to the influence of EGR cooling 34 , which is in the middle of the EGR duct 32 placed, not erected. The reason is that the EGR cooler 34 Removes heat from the gas. However, if µAegr is defined as a coefficient representing the flowability of a gas as in the case of Equation 5, it becomes the flow characteristics of the turbine 20b Equation 6 represents between the quantity of state at the inlet of the EGR passage 3 and the quantity of state at the outlet of the EGR passage 32 Fulfills. In Equation 6, Megr is an EGR valve flow rate, which is the flow rate of the gas passing through the EGR valve 36 flows through. The element Φ in Equation 5 is a function defined by Equation 1. The element µAegr in equation 6 corresponds to the effective opening area when the entire EGR system 30th with the EGR valve 36 is regarded as a nozzle (EGR valve effective opening area of the entire exhaust gas recirculation system including the EGR valve). Accordingly, µAegr is referred to as the EGR valve effective opening area in this specification. M. e G r = μ A. e G r P u s 2 R. T u s ∗ Φ ( P i m P u s )
Figure DE102017125363B4_0010

Die Parameter, welche die wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche bestimmen, sind die Öffnung des EGR-Ventils 36 und die EGR-Ventil-Durchflussrate. 3 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Öffnung θegr des EGR-Ventils 36, der EGR-Ventil-Durchflussrate Megr und der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche µAegr. 3 ist ein Beispiel von experimentellen Ergebnissen, welche mit dem experimentellen Verbrennungsmotor erhalten wurden. In dem Experiment wurden Werte der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche, welche Gleichung 6 erfüllten, für jede Öffnung des EGR-Ventils 36 berechnet, wobei die EGR-Ventil-Durchflussrate festgehalten wurde und die Öffnung des EGR-Ventils 36 von 0% bis 100% variiert wurde. Die Rechenoperation wurde wiederholt durchgeführt, während die EGR-Ventil-Durchflussrate Schritt für Schritt von einer geringen Flussrate zu einer großen Flussrate variiert wurde. Als ein Ergebnis wurde ein Eigenschaftendiagramm der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche wie in 3 veranschaulicht erhalten.The parameters that determine the effective EGR valve opening area are the opening of the EGR valve 36 and the EGR valve flow rate. 3 illustrates the relationship between the opening θegr of the EGR valve 36 , the EGR valve flow rate Megr and the effective EGR valve opening area µAegr. 3 is an example of experimental results obtained with the experimental internal combustion engine. In the experiment, values of the effective EGR valve opening area which satisfied Equation 6 were obtained for each opening of the EGR valve 36 calculated keeping the EGR valve flow rate and the opening of the EGR valve 36 was varied from 0% to 100%. The arithmetic operation was repeatedly performed while the EGR valve flow rate was varied step by step from a low flow rate to a large flow rate. As a result, a characteristic diagram of the EGR valve effective opening area became as in FIG 3 illustrated.

Die Eigenschaften, welche in 3 veranschaulicht sind, sind Eigenschaften der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche, wenn das Bypassventil 40 geschlossen ist. Wenn das Bypassventil 40 offen ist, nimmt der EGR-Kühler 34 keine Wärme von dem Gas weg. Dementsprechend ist selbst wenn die EGR-Ventil-Öffnung und die EGR-Ventil-Durchflussrate gleich sind, der Wert der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche, welcher Gleichung 6 erfüllt, unterschiedlich von dem Wert, wenn das Bypassventil 40 geschlossen ist. Für die wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche wurde, wenn das Bypassventil 40 offen ist, ein anderes Experiment durchgeführt und ein Eigenschaftendiagramm, welches sich von dem in 3 unterscheidet, wurde erhalten.The properties that are in 3 Illustrated are characteristics of the effective EGR valve opening area when the bypass valve 40 closed is. When the bypass valve 40 is open, the EGR cooler takes 34 no heat away from the gas. Accordingly, even when the EGR valve opening and the EGR valve flow rate are the same, the value of the effective EGR valve opening area which satisfies Equation 6 is different from the value when the bypass valve 40 closed is. For the effective EGR valve opening area was when the bypass valve 40 is open, another experiment was carried out and a property diagram that differs from that in 3 differs, was received.

Vereinfachung der Funktion ΦSimplification of the function Φ

Die Funktion Φ, welche in den Gleichungen 5 und 6 enthalten ist, ist eine komplizierte Funktion, in welcher das Druckverhältnis π zwischen dem stromabwärtsseitigen Druck und dem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse als eine Variable wie in Gleichung 1 gezeigt verwendet wird. Jedoch kann die Funktion Φ vereinfacht werden, indem die Funktion in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses π durch das stückweise lineare Verfahren aufgeteilt wird und die Funktion für jedes Segment des Druckverhältnisses π durch eine lineare Funktion linear angenähert wird. 4 veranschaulicht das Verhältnis zwischen der Funktion Φ und dem Druck π als eine Variable der Funktion Φ. Eine Kurve, welche mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, stellt das Verhältnis zwischen der Funktion Φ, welche durch Gleichung 1 ausgedrückt wird, und dem Druck π dar, wohingegen eine polygonale Linie, welche mit einer durchgezogenen Linie veranschaulicht ist, das Verhältnis zwischen der Funktion Φ, welche durch das stückweise linear Verfahren linear angenähert wurde, und dem Druck π darstellt. In dem Beispiel, welches in 4 veranschaulicht ist, wird das Druckverhältnis π in sechs Segmente aufgeteilt und für jedes Segment linear angenähert.The function Φ contained in Equations 5 and 6 is a complicated function in which the pressure ratio π between the downstream side pressure and the upstream side pressure of the nozzle is used as a variable as shown in Equation 1. However, the function Φ can be simplified by dividing the function into a plurality of segments of the pressure ratio π by the piecewise linear method and linearly approximating the function for each segment of the pressure ratio π by a linear function. 4th illustrates the relationship between the function Φ and the pressure π as a variable of the function Φ. A curve shown with a broken line represents the relationship between the function Φ expressed by Equation 1 and the pressure π, whereas a polygonal line shown with a solid line represents the relationship between the function Φ, which was linearly approximated by the piecewise linear method, and represents the pressure π. In the example which is in 4th illustrated, the pressure ratio π is divided into six segments and linearly approximated for each segment.

Die Funktion Φ, welche in Gleichung 5 enthalten ist, kann durch das stückweise lineare Verfahren wie in dem Fall von Gleichung 2 vereinfacht werden. Indem die vereinfachte Funktion Φ verwendet wird, können die Strömungseigenschaften der Turbine 20b durch Gleichung 7 ausgedrückt werden. Die Werte der Koeffizienten a, b in Gleichung 7 werden für jedes Segment des Druckverhältnisses definiert. Die Werte der Koeffizienten a, b, welche dem Segment entsprechen, welches basierend auf dem Wert eines Verhältnisses zwischen dem stromabwärtsseitigen Turbinendruck Pds und dem stromaufwärtsseitigen Turbinendruck Pus definiert wird, werden in Gleichung 7 eingesetzt. Jedoch ist der stromabwärtsseitige Turbinendruck Pds ein aktueller Wert, wohingegen der stromaufwärtsseitige Turbinendruck Pus ein vorheriger Wert ist, welcher zu dem vorherigen Berechnungszeitpunkt berechnet wurde. M t b = μ A t b P u s 2 R T u s { a ( P d s P u s ) + b }

Figure DE102017125363B4_0011
The function Φ contained in Equation 5 can be simplified by the piecewise linear method as in the case of Equation 2. Using the simplified function Φ, the flow characteristics of the turbine 20b can be expressed by equation 7. The values of the coefficients a, b in equation 7 are defined for each segment of the pressure ratio. The values of the coefficients a, b corresponding to the segment which is defined based on the value of a ratio between the downstream side turbine pressure Pds and the upstream side turbine pressure Pus are substituted into Equation 7. However, the downstream side turbine pressure Pds is a current value, whereas the upstream side turbine pressure Pus is a previous value calculated at the previous calculation time. M. t b = μ A. t b P u s 2 R. T u s { a ( P d s P u s ) + b }
Figure DE102017125363B4_0011

Die Funktion Φ, welche in Gleichung 6 enthalten ist, kann durch das stückweise lineare Verfahren wie in dem Fall von Gleichung 3 vereinfacht werden. Indem die vereinfachte Funktion Φ verwendet wird, können die Strömungseigenschaften des EGR-Systems 30 durch Gleichung 8 ausgedrückt werden. Die Werte der Koeffizienten c, d in Gleichung 8 werden für jedes Segment des Druckverhältnisses definiert. Die Werte der Koeffizienten c, d, welche dem Segment entsprechen, welches basierend auf dem Wert eines Verhältnisses zwischen dem Ansaugkrümmerdruck Pim und dem stromaufwärtsseitigen Turbinendruck Pus definiert wird, werden in Gleichung 8 eingesetzt. Jedoch ist der Ansaugkrümmerdruck Pim ein aktueller Wert, wohingegen der stromaufwärtsseitige Turbinendruck Pus ein vorheriger Wert ist, welcher zu dem vorherigen Berechnungszeitpunkt berechnet wurde. M e g r = μ A e g r P u s 2 R T u s { c ( P i m P u s ) + d }

Figure DE102017125363B4_0012
The function Φ contained in Equation 6 can be simplified by the piecewise linear method as in the case of Equation 3. Using the simplified function Φ, the flow characteristics of the EGR system 30th can be expressed by equation 8. The values of the coefficients c, d in Equation 8 are defined for each segment of the pressure ratio. The values of the coefficients c, d corresponding to the segment defined based on the value of a ratio between the intake manifold pressure Pim and the upstream turbine pressure Pus are substituted into Equation 8. However, the intake manifold pressure Pim is a current value, whereas the upstream turbine pressure Pus is a previous value calculated at the previous calculation time. M. e G r = μ A. e G r P u s 2 R. T u s { c ( P i m P u s ) + d }
Figure DE102017125363B4_0012

Integration der StrömungseigenschaftengleichungenIntegration of the flow property equations

In Gleichung 7 kann Tus mit dem Temperatursensor 56 gemessen werden und der Pds kann mit dem Drucksensor 58 gemessen werden. Das Element Mtb kann basierend auf dem Frischluftbetrag Gadly, welcher mit dem Luftströmungssensor 50 gemessen wird, und der Kraftstoffflussrate Gf des Kraftstoffs, welcher in den Zylinder von den Kraftstoffeinspritzventilen 6 eingespritzt wird, berechnet werden. Das Element µAtb wird basierend auf dem Schließgrad θvn der variablen Düse 22 und der Turbinendurchflussrate Mtb bestimmt. Daher kann eine Gleichung, welche Pus basierend auf Tus, Pds, Mtb und µAtb berechnet, erhalten werden, indem Gleichung 7 nach Pus aufgelöst wird. Das heißt zum einfachen Abschätzen des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks kann Gleichung 7 verwendet werden.In equation 7, Tus can with the temperature sensor 56 can be measured and the Pds can with the pressure sensor 58 be measured. The element Mtb may Gadly based on the fresh air amount obtained with the air flow sensor 50 is measured, and the fuel flow rate Gf of the fuel entering the cylinder from the fuel injection valves 6th injected, can be calculated. The element µAtb is set based on the degree of closure θvn of the variable nozzle 22nd and the turbine flow rate Mtb is determined. Therefore, an equation which calculates Pus based on Tus, Pds, Mtb and µAtb can be obtained, by solving equation 7 for Pus. That is, to easily estimate the upstream turbine pressure, Equation 7 can be used.

Jedoch neigt Rauschen dazu, auf die Messwerte des Luftströmungssensors 50 überlagert zu werden. Da die Turbinendurchflussrate Mtb von dem Frischluftbetrag, welcher mit dem Luftströmungssensor 50 gemessen wird, berechnet wird, wird das Rauschen, welches in dem Frischluftbetrag enthalten ist, direkt auf den Berechnungswert der Turbinendurchflussrate überlagert. Daher wird der abgeschätzte Wert des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher durch Gleichung 7 berechnet wird, durch das Rauschen des Luftströmungssensors 50 beeinflusst. Daher kann nicht notwendigerweise gesagt werden, dass der abgeschätzte Wert des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks hochgenau ist.However, noise tends to affect the readings from the airflow sensor 50 to be overlaid. Since the turbine flow rate Mtb depends on the fresh air amount obtained with the air flow sensor 50 is measured, is calculated, the noise included in the fresh air amount is directly superimposed on the calculation value of the turbine flow rate. Therefore, the estimated value of the upstream-side turbine pressure calculated by Equation 7 becomes due to the noise of the air flow sensor 50 influenced. Therefore, it cannot necessarily be said that the estimated value of the turbine upstream pressure is highly accurate.

Dementsprechend wird das Verhältnis, welches in nachfolgend gezeigter Gleichung 9 gezeigt ist, beachtet. Die Summe der Turbinendurchflussrate Mtb und der EGR-Ventil-Durchflussrate Megr stimmt mit einer Gesamtflussrate des Abgases überein, welches von dem Motorkörper 4 in den Auslasskanal 10 abgelassen wird. Die Gesamtflussrate wird als eine Summe des Gasbetrags Gcyl innerhalb des Zylinders und der Kraftstoffflussrate Gf ausgedrückt. Der Gasbetrag innerhalb des Zylinders ist mit einer Zustandsgleichung basierend auf dem Ansaugkrümmerdruck Pim, welcher mit dem Drucksensor 52 gemessen wird, und der Ansaugkrümmertemperatur Tim, welche mit dem Temperatursensor 54 gemessen wird, berechenbar. Die Kraftstoffflussrate ist von einem Befehlswert, welcher dem Kraftstoffeinspritzventil 6 von der Steuerungsvorrichtung 100 gegeben wird, berechenbar. M t b + M e g r = C c y l + G f

Figure DE102017125363B4_0013
Accordingly, the relationship shown in Equation 9 shown below is observed. The sum of the turbine flow rate Mtb and the EGR valve flow rate Megr coincides with a total flow rate of the exhaust gas flowing from the engine body 4th into the exhaust duct 10 is drained. The total flow rate is expressed as a sum of the amount of gas Gcyl within the cylinder and the fuel flow rate Gf. The amount of gas within the cylinder is determined with an equation of state based on the intake manifold pressure Pim obtained with the pressure sensor 52 is measured, and the intake manifold temperature Tim, which is obtained with the temperature sensor 54 is measured, predictable. The fuel flow rate is of a command value given to the fuel injector 6th from the control device 100 is given, predictable. M. t b + M. e G r = C. c y l + G f
Figure DE102017125363B4_0013

Im Gegensatz zu dem Luftströmungssensor 50 werden der Drucksensor 52 und der Temperatursensor 54 weniger wahrscheinlich durch Rauschen beeinflusst. Daher kann die Gesamtflussrate des Abgases mit höherer Genauigkeit auf der rechten Seite als auf der linken Seite von Gleichung 9 berechnet werden. Gleichung 10, welche nachfolgend gezeigt ist, wird erhalten, indem die rechte Seite von Gleichung 7 in Mtb auf der linken Seite von Gleichung 9 eingesetzt wird und indem die rechte Seite von Gleichung 8 in Megr auf der linken Seite von Gleichung 9 eingesetzt wird. Gleichung 4 wird erhalten, indem Gleichung 10 nach Pus aufgelöst wird. μ A t b P u s 2 R T u s { a ( P d s P u s ) + b } + μ A e g r P u s 2 R T u s { c ( P i m P u s ) + d } = G c y l + G f

Figure DE102017125363B4_0014
In contrast to the air flow sensor 50 become the pressure sensor 52 and the temperature sensor 54 less likely to be affected by noise. Therefore, the total flow rate of the exhaust gas can be calculated with higher accuracy on the right side than on the left side of Equation 9. Equation 10, shown below, is obtained by substituting the right side of Equation 7 in Mtb on the left side of Equation 9 and substituting the right side of Equation 8 in Megr on the left side of Equation 9. Equation 4 is obtained by solving Equation 10 for Pus. μ A. t b P u s 2 R. T u s { a ( P d s P u s ) + b } + μ A. e G r P u s 2 R. T u s { c ( P i m P u s ) + d } = G c y l + G f
Figure DE102017125363B4_0014

Um die Abschätzgenauigkeit des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 zu verifizieren, wurden Verifikationsdaten mit Bezug auf verschiedene Kraftstoffeinspritzmengen und verschiedene Motordrehzahlen wie in 5 veranschaulicht erhalten. Die Verifikationsdaten werden aus abgeschätzten Werten des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks und tatsächlichen Werten des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 gebildet. 6 ist eine Graphansicht, welche erhalten wird, indem die Verifikationsdaten auf eine Ebene, welche die abgeschätzten Werte (abgeschätzten Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks entlang einer vertikalen Achse und die tatsächlichen Werte (tatsächliche Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks entlang einer horizontalen Achse hat, geplottet werden. Wie in der Graphansicht veranschaulicht ist, stimmen die abgeschätzten Werte und die tatsächlichen Werte des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 in hohem Maße überein. Das deutet darauf hin, dass der stromaufwärtsseitige Turbinendruck mit ausreichender Genauigkeit durch Verwenden von Gleichung 4 berechenbar ist.In order to verify the estimation accuracy of the upstream turbine pressure by Equation 4, verification data with respect to various fuel injection amounts and various engine speeds as in FIG 5 illustrated. The verification data is formed from estimated values of the upstream turbine pressure and actual values of the upstream turbine pressure by Equation 4. 6th Fig. 13 is a graph view obtained by plotting the verification data on a plane having the estimated values (estimated pus) of the upstream side turbine pressure along a vertical axis and the actual values (actual pus) of the upstream side turbine pressure along a horizontal axis. As illustrated in the graph view, the estimated values and the actual values of the upstream turbine pressure by Equation 4 largely agree. This indicates that the upstream turbine pressure can be calculated with sufficient accuracy by using Equation 4.

Der Einfluss des Rauschens des Luftströmungssensors 50 wird auch auf die Berechnungsergebnisse von µAtb und µAegr in Gleichung 4 ausgeübt. Der Grund dafür ist, dass µAtb basierend auf der Turbinendurchflussrate Mtb berechnet wird und µAegr basierend auf der EGR-Ventil-Durchflussrate Megr berechnet wird. Jedoch ist gemäß der Beziehung zwischen µAtb und Mtb, welche in 2 veranschaulicht ist, die Sensitivität von µAtb auf die Streuung in Mtb nicht sehr hoch. In ähnlicher Weise ist gemäß der Beziehung zwischen µAegr und Megr, welche in 3 veranschaulicht ist, die Sensitivität von µAegr auf die Streuung in Megr auch nicht sehr hoch. Daher kann gesagt werden, dass das Rauschen des Luftströmungssensors 50 einen begrenzten Einfluss auf die Berechnungsergebnisse von µAtb und µAegr hat. Dementsprechend wird die Berechnungsgenauigkeit des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher µAtb und µAegr als Parameter umfasst, ausreichend sichergestellt.The influence of the airflow sensor noise 50 is also applied to the calculation results of µAtb and µAegr in Equation 4. This is because µAtb is calculated based on the turbine flow rate Mtb and µAegr is calculated based on the EGR valve flow rate Megr. However, according to the relationship between µAtb and Mtb, which is shown in 2 is illustrated, the sensitivity of µAtb to the variation in Mtb is not very high. Similarly, according to the relationship between µAegr and Megr, which is shown in 3 is illustrated, the sensitivity of µAegr to the variation in Megr is also not very high. Therefore, it can be said that the noise of the air flow sensor 50 has a limited influence on the calculation results of µAtb and µAegr. Accordingly, the calculation accuracy of the upstream turbine pressure, which includes µAtb and µAegr as parameters, is sufficiently ensured.

Konfiguration und Betrieb der SteuerungsvorrichtungConfiguration and operation of the control device

7 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration zum Berechnen des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welche in der Steuerungsvorrichtung 100 enthalten ist, veranschaulicht. Wenn die CPU ein Abschätzungsprogramm eines stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welches in dem ROM gespeichert ist, ausführt, arbeitet die Steuerungsvorrichtung 100 als arithmetische Einheiten 102, 104, 106, 108, 110, welche in 7 veranschaulicht sind. 7th Fig. 13 is a block diagram showing the configuration for calculating the turbine upstream pressure used in the control device 100 is included. When the CPU executes an upstream-side turbine pressure estimation program stored in the ROM, the control device operates 100 as arithmetic units 102 , 104 , 106 , 108 , 110 , what a 7th are illustrated.

Wenn das Abschätzungsprogramm des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks ausgeführt wird, erfasst die Steuerungsvorrichtung 100 die Parameter, welche einen aktuellen Wert Pds des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, einen aktuellen Wert Pim des Ansaugkrümmerdrucks, einen aktuellen Wert Tus der stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, einen aktuellen Wert θegr der Öffnung des EGR-Ventils 36, einen aktuellen Wert θvn des Schließgrads der variablen Düse 22 und einen aktuellen Wert Gadly des Frischluftbetrags umfassen, jeweils von entsprechenden Sensoren in einem bestimmten Steuerungszeitraum.When the upstream turbine pressure estimation program is executed, the control device detects 100 the parameters including a current value Pds of the downstream turbine pressure, a current value Pim of the intake manifold pressure, a current value Tus of the upstream turbine temperature, a current value θegr of the opening of the EGR valve 36 , a current value θvn of the degree of closure of the variable nozzle 22nd and a current value Gadly of the fresh air amount, each from respective sensors in a certain control period.

Wenn das Abschätzungsprogramm des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks ausgeführt wird, berechnet die Steuerungsvorrichtung 100 einen aktuellen Wert Gcyl des Gasbetrags innerhalb des Zylinders, einen aktuellen Wert Gf der Kraftstoffflussrate, einen aktuellen Wert Mtb der Turbinendurchflussrate und einen aktuellen Wert Megr der EGR-Ventil-Durchflussrate jeweils in einem bestimmten Steuerungszeitraum. Der aktuelle Wert Mtb der Turbinendurchflussrate wird als die Gesamtsumme des aktuellen Werts Gadly des Frischluftbetrags und des aktuellen Werts Gf der Kraftstoffflussrate berechnet. Der aktuelle Wert Megr der EGR-Ventil-Durchflussrate wird basierend auf einer Differenz zwischen der Gesamtsumme des aktuellen Werts Gcyl des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und des aktuellen Werts Gf der Kraftstoffflussrate und dem aktuellen Wert Mtb der Turbinendurchflussrate berechnet.When the upstream turbine pressure estimation program is executed, the control device calculates 100 a current value Gcyl of the amount of gas within the cylinder, a current value Gf of the fuel flow rate, a current value Mtb of the turbine flow rate and a current value Megr of the EGR valve flow rate, each in a certain control period. The current value Mtb of the turbine flow rate is calculated as the sum total of the current value Gadly of the fresh air amount and the current value Gf of the fuel flow rate. The current value Megr of the EGR valve flow rate is calculated based on a difference between the sum total of the current value Gcyl of the amount of gas within the cylinder and the current value Gf of the fuel flow rate and the current value Mtb of the turbine flow rate.

Außerdem speichert die Steuerungsvorrichtung 100 temporär einen vorherigen Wert Pus_0 des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher durch eine später beschriebene arithmetische Einheit 110 in dem RAM in einem bestimmten Steuerungszeitraum berechnet wird.The control device also stores 100 temporarily a previous value Pus_0 of the upstream-side turbine pressure, which is determined by an arithmetic unit described later 110 is calculated in the RAM in a certain control period.

Das ROM der Steuerungsvorrichtung 100 speichert ein erstes Koeffizientenkennfeld, welches jeden der Koeffizienten a, b der in Gleichung 2 gezeigten linearen Funktion mit den Segmenten des Druckverhältnisses π verknüpft. Wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert Pds des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks und dem vorherigen Wert Pus_0 des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis π verwendet wird, ist die arithmetische Einheit 102 konfiguriert, von dem ersten Koeffizientenkennfeld jeden der Koeffizienten a, b entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis π relevant ist, auszulesen.The ROM of the control device 100 stores a first coefficient map which links each of the coefficients a, b of the linear function shown in equation 2 with the segments of the pressure ratio π. When a ratio between the current value Pds of the downstream side turbine pressure and the previous value Pus_0 of the upstream side turbine pressure is used as the pressure ratio π, the arithmetic unit is 102 configured to read out each of the coefficients a, b corresponding to the segment which is relevant for the pressure ratio π from the first coefficient map.

Das ROM der Steuerungsvorrichtung 100 speichert ein zweites Koeffizientenkennfeld, welches jeden der Koeffizienten c, d der in Gleichung 3 gezeigten linearen Funktion mit den Segmenten des Druckverhältnisses π verknüpft. Wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert Pim des Ansaugkrümmerdrucks und dem vorherigen Wert Pus_0 des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis π verwendet wird, ist die arithmetische Einheit 104 konfiguriert, von dem zweiten Koeffizientenkennfeld jeden der Koeffizienten c, d entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis π relevant ist, auszulesen.The ROM of the control device 100 stores a second coefficient map which links each of the coefficients c, d of the linear function shown in equation 3 with the segments of the pressure ratio π. When a ratio between the current value Pim of the intake manifold pressure and the previous value Pus_0 of the upstream side turbine pressure is used as the pressure ratio π, the arithmetic unit is 104 configured to read out each of the coefficients c, d corresponding to the segment which is relevant for the pressure ratio π from the second coefficient map.

Das ROM der Steuerungsvorrichtung 100 speichert ein Kennfeld einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche, welches das Verhältnis zwischen dem Schließgrad der variablen Düse 22, der Turbinendurchflussrate und der wirksamen Turbinenöffnungsfläche in der Form eines Kennfelds abbildet. Die arithmetische Einheit 106 ist konfiguriert, von dem Kennfeld der wirksamen Turbinenöffnungsfläche eine wirksame Turbinenöffnungsfläche µAtb auszulesen, entsprechend dem aktuellen Wert Mtb der Turbinendurchflussrate und dem aktuellen Wert θvn des Schließgrads der variablen Düse 22.The ROM of the control device 100 stores a map of an effective turbine opening area showing the relationship between the degree of closure of the variable nozzle 22nd , the turbine flow rate and the effective turbine opening area in the form of a map. The arithmetic unit 106 is configured to read out an effective turbine opening area µAtb from the effective turbine opening area map corresponding to the current value Mtb of the turbine flow rate and the current value θvn of the degree of closure of the variable nozzle 22nd .

Das ROM der Steuerungsvorrichtung 100 speichert ein Kennfeld einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche, welches das Verhältnis zwischen der Öffnung des EGR-Ventils 36, der EGR-Ventil-Durchflussrate und der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche, wie in 3 veranschaulicht ist, in der Form eines Kennfelds abbildet. Die arithmetische Einheit 108 ist konfiguriert, von dem Kennfeld der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche eine wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche µAegr entsprechend dem aktuellen Wert Megr der EGR-Ventil-Durchflussrate und dem aktuellen Wert θegr der Öffnung des EGR-Ventils 36 auszulesen.The ROM of the control device 100 stores a map of an effective turbine opening area showing the ratio between the opening of the EGR valve 36 , the EGR valve flow rate and the effective EGR valve opening area, as in 3 is illustrated, maps in the form of a map. The arithmetic unit 108 is configured, from the map of the effective EGR valve opening area, an effective EGR valve opening area µAegr corresponding to the current value Megr of the EGR valve flow rate and the current value θegr of the opening of the EGR valve 36 read out.

Die arithmetische Einheit 110 ist konfiguriert, einen aktuellen Wert (abgeschätzten Wert) Pus des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 basierend auf dem aktuellen Wert Pds des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, dem aktuellen Wert Pim des Ansaugkrümmerdrucks, dem aktuellen Wert Tus der stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, der Gesamtsumme des aktuellen Werts Gcyl des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und des aktuellen Werts Gf der Kraftstoffflussrate, der wirksamen Turbinenöffnungsfläche µAtb, der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche µAegr und jedem der Koeffizienten a, b, c, d zu berechnen.The arithmetic unit 110 is configured to calculate a current value (estimated value) Pus of the upstream-side turbine pressure by Equation 4 based on the current value Pds of the downstream-side turbine pressure, the current value Pim of the intake manifold pressure, the current value Tus of the upstream-side turbine temperature, the sum total of the current value Gcyl of the gas amount within the cylinder and the current value Gf of the fuel flow rate, the effective turbine opening area µAtb, the effective EGR valve opening area µAegr and each of the coefficients a, b, c, d.

Verwenden des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen TurbinendrucksUsing the estimated value of the upstream turbine pressure

Der abgeschätzte Wert des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher durch Gleichung 4 berechnet wird, wird unterschiedlich verwendet. Unter den Verwendungen des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks werden nachfolgend typische Verwendungen dargestellt.The estimated value of the upstream turbine pressure calculated by Equation 4 is used variously. Among the uses of the estimated value of the turbine upstream pressure, typical uses are shown below.

Eine erste Verwendung des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks ist eine Abschätzung einer EGR-Rate. Die Steuerungsvorrichtung 100 enthält ein EGR-Raten-Abschätzungsmodell, welches in 8 veranschaulicht ist. Das EGR-Raten-Abschätzungsmodell ist konfiguriert, den abgeschätzten Wert der EGR-Rate basierend auf dem stromaufwärtsseitigen Turbinendruck Pus, der Kraftstoffeinspritzmenge Q, dem Ansaugkrümmerdruck Pim, dem Frischluftbetrag Gadly, einer Motorwassertemperatur Tw und einer Ansauglufttemperatur Tair zu berechnen. Der abgeschätzte Wert der EGR-Rate wird durch die Steuerungsvorrichtung 100 als einer der Steuerungsparameter für den Verbrennungsmotor 2 verwendet.A first use of the estimated value of the turbine upstream pressure is to estimate an EGR rate. The control device 100 contains an EGR rate estimation model which is described in 8th is illustrated. The EGR rate estimation model is configured to calculate the estimated value of the EGR rate based on the upstream side turbine pressure Pus, the fuel injection amount Q, the intake manifold pressure Pim, the fresh air amount Gadly, an engine water temperature Tw, and an intake air temperature Tair. The estimated value of the EGR rate is made by the control device 100 as one of the control parameters for the internal combustion engine 2 used.

Eine zweite Verwendung des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks ist eine Unterdrückung von Drehmomentstufen, welche erzeugt werden, wenn der Verbrennungsmodus umgeschaltet wird. Wenn der Katalysator nicht aktiv ist, kann der Verbrennungsmodus von einem normalen Verbrennungsmodus auf einen reichen Verbrennungsmodus umgeschaltet werden, um die Abgastemperatur derart zu erhöhen, dass der Katalysator aktiviert wird. In dem reichen Verbrennungsmodus wird die Öffnung des Einlassdrosselventils 16 gedrosselt, um den Luftbetrag zu verringern und dadurch ein reiches Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erreichen. Jedoch wird, wenn der normale Verbrennungsmodus zu dem reichen Verbrennungsmodus umgeschaltet wird, das Einlassdrosselventil 16 gedrosselt, was einen Pumpenverlust des Verbrennungsmotors 2 erhöht. Dementsprechend berechnet wie in 9 veranschaulicht die Steuerungsvorrichtung 100 den Pumpenverlust basierend auf dem stromaufwärtsseitigen Turbinendruck Pus und dem Ansaugkrümmerdruck Pim und berechnet einen Einspritzkorrekturbetrag in Übereinstimmung mit der Größe des Pumpenverlusts. Der Einspritzkorrekturbetrag wird zu dem Einspritzbetrag addiert, welcher basierend auf einem Anfragedrehmoment berechnet wird, um die Drehmomentstufen, welche der Erhöhung in dem Pumpenverlust zugeordnet sind, zu unterdrücken.A second use of the estimated value of the upstream turbine pressure is to suppress torque levels that are generated when the combustion mode is switched. When the catalyst is not active, the combustion mode can be switched from a normal combustion mode to a rich combustion mode in order to increase the exhaust gas temperature such that the catalyst is activated. In the rich combustion mode, the intake throttle valve is opened 16 throttled to decrease the amount of air and thereby achieve a rich air-fuel ratio. However, when the normal combustion mode is switched to the rich combustion mode, the intake throttle valve becomes 16 throttled, resulting in a pumping loss of the internal combustion engine 2 elevated. Calculated accordingly as in 9 illustrates the control device 100 the pumping loss based on the upstream side turbine pressure Pus and the intake manifold pressure Pim, and calculates an injection correction amount in accordance with the amount of pumping loss. The injection correction amount is added to the injection amount calculated based on a request torque to suppress the torque levels associated with the increase in pumping loss.

Eine dritte Verwendung des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks ist eine Erfassung des Risikos eines Rückflusses des EGR-Gases. Wenn der Ansaugkrümmerdruck höher als der stromaufwärtsseitige Turbinendruck ist, kann das EGR-Gas möglicherweise in den EGR-Kanal 32 zurückströmen. Die Steuerungsvorrichtung 100 vergleicht den abgeschätzten Wert des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks mit dem Messwert des Ansaugkrümmerdrucks, um das Risiko des Rückflusses des EGR-Gases zu erfassen. Selbst wenn der Verbrennungsmotor 2 in einem Betriebsbereich betrieben wird, in dem das EGR-Ventil 36 geöffnet ist, hält die Steuerungsvorrichtung 100 das EGR-Ventil 36 geschlossen, bis das Risiko des Rückflusses des EGR-Gases verschwindet.A third use of the estimated value of the turbine upstream pressure is to detect the risk of backflow of the EGR gas. When the intake manifold pressure is higher than the upstream turbine pressure, the EGR gas may be allowed into the EGR passage 32 flow back. The control device 100 compares the estimated value of the upstream turbine pressure with the reading of the intake manifold pressure to determine the risk of EGR gas backflow. Even if the internal combustion engine 2 is operated in an operating range in which the EGR valve 36 is open, the control device stops 100 the EGR valve 36 closed until the risk of EGR gas backflow disappears.

Eine vierte Verwendung des abgeschätzten Werts des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks ist eine Erfassung des Risikos eines Hardwareversagens in dem Verbrennungsmotor 2. Die Steuerungsvorrichtung 100 überwacht den abgeschätzten Wert des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks und führt eine Ladedrucksteuerung und eine EGR-Raten-Steuerung derart durch, dass der stromaufwärtsseitige Turbinendruck innerhalb eines bestimmten Sicherheitsstandardwerts bleibt.A fourth use of the estimated value of the upstream turbine pressure is to detect the risk of hardware failure in the internal combustion engine 2 . The control device 100 monitors the estimated value of the upstream turbine pressure, and performs boost pressure control and EGR rate control so that the upstream turbine pressure remains within a certain safety standard value.

Claims (1)

Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor einen Turbolader (20) und ein Abgasrezirkulationssystem (30) umfasst, der Turbolader eine Turbine (20b) mit einer variablen Düse (22) umfasst, das Abgasrezirkulationssystem (30) einen EGR-Kanal (32), welcher einen Abschnitt eines Auslasskanals stromaufwärts von der Turbine mit einem Ansaugkanal verbindet, umfasst und der EGR-Kanal (32) ein EGR-Ventil (36) hat, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Pds) eines stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher ein Auslasskanalinnendruck an einer Auslassseite der Turbine ist; Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Pim) eines Ansaugkanaldrucks, welcher ein Druck innerhalb eines Raums des Ansaugkanals ist, welcher mit dem EGR-Kanal verbunden ist; Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Tus) einer stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, welche eine Auslasskanalinnentemperatur an einer Einlassseite der Turbine ist; Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (θegr) einer Öffnung des EGR-Ventils; Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (θvn) eines Schließgrads der variablen Düse; Mittel zum Erfassen eines aktuellen Werts (Gadly) eines Frischluftbetrags, welcher eine Flussrate von Frischluft ist, welche in den Ansaugkanal gebracht wird; Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Gcyl) eines Gasbetrags innerhalb eines Zylinders basierend auf einem Druck und einer Temperatur von Gas, welches dem Zylinder zugeführt wird; Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Gf) einer Kraftstoffflussrate eines Kraftstoffeinspritzventils; Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Mtb) einer Turbinendurchflussrate, welche eine Flussrate des Gases ist, welches die Turbine durchströmt, basierend auf dem aktuellen Wert (Gadly) des Frischluftbetrags und dem aktuellen Wert (Gf) der Kraftstoffflussrate; Mittel zum Berechnen eines aktuellen Werts (Megr) einer EGR-Ventil-Durchflussrate basierend auf einer Differenz zwischen einer Gesamtsumme des aktuellen Werts (Gcyl) des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und des aktuellen Werts (Gf) der Kraftstoffflussrate und dem aktuellen Wert (Mtb) der Turbinendurchflussrate; Mittel zum Speichern eines vorherigen Werts (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks, welcher der Auslasskanalinnendruck auf der Einlassseite der Turbine ist; Mittel zum Vorspeichern eines Kennfelds einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche, welches eine wirksame Turbinenöffnungsfläche der gesamten Turbine samt der variablen Düse mit der Turbinendurchflussrate und dem Schließgrad der variablen Düse assoziiert; Mittel zum Auslesen einer wirksamen Turbinenöffnungsfläche (µAtb) entsprechend dem aktuellen Wert (Mtb) der Turbinendurchflussrate und dem aktuellen Wert (θvn) des Schließgrads der variablen Düse aus dem Kennfeld der wirksamen Turbinenöffnungsfläche; Mittel zum Vorspeichern eines Kennfelds einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche, welches eine wirksame EGR-Ventil-Öffnungsfläche des gesamten Abgasrezirkulationssystems samt des EGR-Ventils mit der EGR-Ventil-Durchflussrate und der Öffnung des EGR-Ventils assoziiert; Mittel zum Auslesen einer wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche (µAegr) entsprechend dem aktuellen Wert (Megr) der EGR-Ventil-Durchflussrate und dem aktuellen Wert (θegr) der Öffnung des EGR-Ventils aus dem Kennfeld der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche; Mittel zum Vorspeichern eines ersten Koeffizientenkennfelds, wenn eine Funktion (Φ) eines Druckverhältnisses (π) zwischen einem stromabwärtsseitigen Druck und einem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses (π) durch ein stückweise lineares Verfahren aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses (π) durch eine lineare Funktion, welche durch Gleichung 2 definiert wird, linear angenähert wird, wobei das erste Koeffizientenkennfeld Koeffizienten (a, b) der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses (π) definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses (π) assoziiert, wobei Φ ( π ) = κ κ 1 ( π 2 κ π κ + 1 κ )
Figure DE102017125363B4_0015
ist und Gleichung 2 Φ ( π ) = a π + b
Figure DE102017125363B4_0016
ist; Mittel zum Auslesen von jedem der Koeffizienten (a, b) entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis (π) relevant ist, aus dem ersten Koeffizientenkennfeld, wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert (Pds) des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks und dem vorherigen Wert (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis (π) in Gleichung 2 verwendet wird; Mittel zum Vorspeichern eines zweiten Koeffizientenkennfelds, welches Koeffizienten (c, d) der linearen Funktion, welche für jedes der Segmente des Druckverhältnisses (π) definiert wird, mit den Segmenten des Druckverhältnisses (π), assoziiert, wenn die Funktion (Φ) des Druckverhältnisses (π) zwischen dem stromabwärtsseitigen Druck und dem stromaufwärtsseitigen Druck der Düse, welche durch Gleichung 1 definiert wird, in eine Vielzahl von Segmenten des Druckverhältnisses (π) durch ein stückweise lineares Verfahren aufgeteilt wird und für jedes Segment des Druckverhältnisses (π) durch eine lineare Funktion, welche durch Gleichung 3 definiert wird, linear angenähert wird, wobei Φ ( π ) = c π + d
Figure DE102017125363B4_0017
ist; Mittel zum Auslesen jedes der Koeffizienten (c, d) entsprechend dem Segment, welches für das Druckverhältnis (π) relevant ist, aus dem zweiten Koeffizientenkennfeld, wenn ein Verhältnis zwischen dem aktuellen Wert (Pim) des Ansaugkanaldrucks und dem vorherigen Wert (Pus_0) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks als das Druckverhältnis (π) in Gleichung 3 verwendet wird; Mittel zum Berechnen des aktuellen Werts (Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks durch Gleichung 4 basierend auf dem aktuellen Wert (Pds) des stromabwärtsseitigen Turbinendrucks, dem aktuellen Wert (Pim) des Ansaugkanaldrucks, dem aktuellen Wert (Tus) der stromaufwärtsseitigen Turbinentemperatur, einer Gesamtsumme aus dem aktuellen Wert (Gcyl) des Gasbetrags innerhalb des Zylinders und dem aktuellen Wert (Gf) der Kraftstoffflussrate, der wirksamen Turbinenöffnungsfläche (µAtb), der wirksamen EGR-Ventil-Öffnungsfläche (µAegr) und jedem der Koeffizienten (a, b, c, d), wobei P u s = ( G c y l + G f ) R T u s 2 μ A e g r P i m c μ A t b P d s a μ A e g r d + μ A t b b
Figure DE102017125363B4_0018
ist; und Mittel zum Steuern des Verbrennungsmotors basierend auf dem aktuellen Wert (Pus) des stromaufwärtsseitigen Turbinendrucks.
Control device for an internal combustion engine, the internal combustion engine comprising a turbocharger (20) and an exhaust gas recirculation system (30), the turbocharger comprising a turbine (20b) with a variable nozzle (22), the exhaust gas recirculation system (30) having an EGR duct (32), which connects a portion of an exhaust passage upstream of the turbine to an intake passage, and the EGR passage (32) has an EGR valve (36), the control device comprising: Means for detecting a current value (Pds) of a downstream turbine pressure, which is an exhaust port internal pressure at an exhaust side of the turbine; Means for detecting a current value (Pim) of an intake passage pressure, which is a pressure within a space of the intake passage connected to the EGR passage; Means for detecting a current value (Tus) of an upstream-side turbine temperature, which is an exhaust passage inside temperature at an inlet side of the turbine; Means for detecting a current value (θegr) of an opening of the EGR valve; Means for detecting a current value (θvn) of a degree of closure of the variable nozzle; Means for detecting a current value (Gadly) of an amount of fresh air, which is a flow rate of fresh air brought into the intake passage; Means for calculating a current value (Gcyl) of an amount of gas within a cylinder based on a pressure and a temperature of gas supplied to the cylinder; Means for calculating a current value (Gf) of a fuel flow rate of a fuel injection valve; Means for calculating a current value (Mtb) of a turbine flow rate, which is a flow rate of the gas flowing through the turbine, based on the current value (Gadly) of the fresh air amount and the current value (Gf) of the fuel flow rate; Means for calculating a current value (Megr) of an EGR valve flow rate based on a difference between a total of the current value (Gcyl) of the amount of gas within the cylinder and the current value (Gf) of the fuel flow rate and the current value (Mtb) of the Turbine flow rate; Means for storing a previous value (Pus_0) of the upstream turbine pressure, which is the exhaust port internal pressure on the inlet side of the turbine; Means for pre-storing a map of an effective turbine opening area which associates an effective turbine opening area of the entire turbine including the variable nozzle with the turbine flow rate and the degree of closure of the variable nozzle; Means for reading out an effective turbine opening area (µAtb) corresponding to the current value (Mtb) of the turbine flow rate and the current value (θvn) of the degree of closure of the variable nozzle from the map of the effective turbine opening area; Means for pre-storing a map of an effective EGR valve opening area which associates an effective EGR valve opening area of the entire exhaust gas recirculation system including the EGR valve with the EGR valve flow rate and the opening of the EGR valve; Means for reading out an effective EGR valve opening area (µAegr) corresponding to the current value (Megr) of the EGR valve flow rate and the current value (θegr) of the opening of the EGR valve from the map of the effective EGR valve opening area; Means for pre-storing a first coefficient map when a function (Φ) of a pressure ratio (π) between a downstream side pressure and an upstream side pressure of the nozzle, which is defined by equation 1, into a plurality of segments of the pressure ratio (π) by a piecewise linear Method is divided and for each segment of the pressure ratio (π) is linearly approximated by a linear function which is defined by equation 2, the first coefficient map coefficients (a, b) of the linear function which for each of the segments of the pressure ratio ( π) is defined, associated with the segments of the pressure ratio (π), where Φ ( π ) = κ κ - 1 ( π 2 κ - π κ + 1 κ )
Figure DE102017125363B4_0015
is and equation 2 Φ ( π ) = a π + b
Figure DE102017125363B4_0016
is; Means for reading out each of the coefficients (a, b) corresponding to the segment which is relevant for the pressure ratio (π) from the first coefficient map when a ratio between the current value (Pds) of the downstream turbine pressure and the previous value (Pus_0 ) the upstream turbine pressure is used as the pressure ratio (π) in equation 2; Means for pre-storing a second coefficient map which coefficients (c, d) of the linear function, which is defined for each of the segments of the pressure ratio (π), associated with the segments of the pressure ratio (π), if the function (Φ) of the pressure ratio (π) between the downstream side pressure and the upstream side pressure of the nozzle, which is defined by Equation 1, is divided into a plurality of segments of the pressure ratio (π) by a piecewise linear method, and for each segment of the pressure ratio (π) by a linear one Function defined by equation 3 is linearly approximated, where Φ ( π ) = c π + d
Figure DE102017125363B4_0017
is; Means for reading out each of the coefficients (c, d) corresponding to the segment which is relevant for the pressure ratio (π) from the second coefficient map if a ratio between the current value (Pim) of the intake duct pressure and the previous value (Pus_0) des upstream turbine pressure is used as the pressure ratio (π) in Equation 3; Means for calculating the current value (Pus) of the upstream turbine pressure by Equation 4 based on the current value (Pds) of the downstream turbine pressure, the current value (Pim) of the intake manifold pressure, the current value (Tus) of the upstream turbine temperature, a total of the current value (Gcyl) of the amount of gas within the cylinder and the current value (Gf) of the fuel flow rate, the effective turbine opening area (µAtb), the effective EGR valve opening area (µAegr) and each of the coefficients (a, b, c, d) , in which P u s = ( G c y l + G f ) R. T u s 2 - μ A. e G r P i m c - μ A. t b P d s a μ A. e G r d + μ A. t b b
Figure DE102017125363B4_0018
is; and means for controlling the internal combustion engine based on the current value (Pus) of the turbine upstream pressure.
DE102017125363.7A 2016-11-02 2017-10-30 Control device for an internal combustion engine Expired - Fee Related DE102017125363B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016215359A JP6515903B2 (en) 2016-11-02 2016-11-02 Control device for internal combustion engine
JP2016-215359 2016-11-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017125363A1 DE102017125363A1 (en) 2018-05-03
DE102017125363B4 true DE102017125363B4 (en) 2020-10-01

Family

ID=61912158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017125363.7A Expired - Fee Related DE102017125363B4 (en) 2016-11-02 2017-10-30 Control device for an internal combustion engine

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6515903B2 (en)
DE (1) DE102017125363B4 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6947118B2 (en) * 2018-05-11 2021-10-13 株式会社豊田自動織機 Supercharger
US11703890B2 (en) * 2018-10-30 2023-07-18 Hamilton Sundstrand Corporation Determining and controlling a weight flow in an environmental control system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014047717A (en) * 2012-08-31 2014-03-17 Hino Motors Ltd Control device for variable displacement turbocharger
JP2016065484A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 トヨタ自動車株式会社 Estimation device of throttle upstream pressure

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59603079D1 (en) * 1995-04-10 1999-10-21 Siemens Ag METHOD FOR MODEL-BASED DETERMINATION OF THE AIR MASS FLOWING INTO THE CYLINDERS OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP3678057B2 (en) * 1999-06-15 2005-08-03 日産自動車株式会社 Exhaust pressure detection device and engine control device
JP3861046B2 (en) * 2002-11-01 2006-12-20 トヨタ自動車株式会社 EGR gas flow rate estimation device for internal combustion engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014047717A (en) * 2012-08-31 2014-03-17 Hino Motors Ltd Control device for variable displacement turbocharger
JP2016065484A (en) * 2014-09-24 2016-04-28 トヨタ自動車株式会社 Estimation device of throttle upstream pressure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018071496A (en) 2018-05-10
JP6515903B2 (en) 2019-05-22
DE102017125363A1 (en) 2018-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015200432B4 (en) Internal combustion engine EGR flow rate estimation device and internal combustion engine control device
EP0886725B1 (en) Process for model-assisted determination of fresh air mass flowing into the cylinder of an internal combustion engine with external exhaust-gas recycling
DE112005001727B4 (en) Estimation of the oxygen concentration in the intake manifold of an unthrottled lean-burn engine
DE102015211808B4 (en) Control device for internal combustion engine
DE19740916B4 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE112008000618B4 (en) Method and device for estimating an exhaust gas temperature of an internal combustion engine
DE102006025126B4 (en) Model-based intake air dynamics state characterization
DE102012207895B4 (en) Method for determining a cylinder air charge for an internal combustion engine
DE10362028B4 (en) Method for determining a quantity of fresh gas
DE112007001865T5 (en) Method and device for estimating the exhaust gas pressure of an internal combustion engine
DE102016121918B4 (en) Anomaly detection device for moisture sensor
DE102014100954B4 (en) Rate feedback for an external EGR
DE102014105232A1 (en) Moisture sensor and engine system
DE102014205992B4 (en) Engine control device
DE102009000426A1 (en) Control device of an internal combustion engine
DE102013209560A1 (en) Cylinder intake air quantity estimation device for an internal combustion engine
DE102004062018A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102014108240A1 (en) SYSTEMS AND METHOD FOR CONTROLLING AN INLET TEMPERATURE FOR PROTECTING AN INLET JUMPER
DE102008040633B4 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102008006537B4 (en) Method and system for monitoring an air flow restriction in an air intake of an internal combustion engine
DE102017125363B4 (en) Control device for an internal combustion engine
WO2019120904A1 (en) Method and device for determining the degree of fouling of an air filter of an internal combustion engine
DE102008043975B4 (en) Method and device for providing air mass flow information in a supercharged internal combustion engine
DE102013224766A1 (en) Method and measuring arrangement for determining a fresh air mass flow
DE102007050026A1 (en) Method and apparatus for monitoring control circuits in an engine system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee