JP2003307151A - 大気圧・排気温度推定方法 - Google Patents
大気圧・排気温度推定方法Info
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- JP2003307151A JP2003307151A JP2002112070A JP2002112070A JP2003307151A JP 2003307151 A JP2003307151 A JP 2003307151A JP 2002112070 A JP2002112070 A JP 2002112070A JP 2002112070 A JP2002112070 A JP 2002112070A JP 2003307151 A JP2003307151 A JP 2003307151A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターボチャージャ付エンジンの高地稼動時等
のターボチャージャの流量特性を制御するため、応答性
良く、かつ精度良く大気圧及び排気温度を推定する方法
を提供する。 【解決手段】 ターボチャージャを備えたエンジンの大
気圧・排気温度推定方法において、ターボチャージャの
コンプレッサ入口温度と、コンプレッサ出入口圧力と、
エンジン回転数と、ターボチャージャ回転数とを計測す
る。コンプレッサ入口温度に基づいてターボチャージャ
修正回転数を計算し、コンプレッサマップからエンジン
回転数とターボチャージャ修正回転数とを用いて圧力比
を求める。この圧力比と、コンプレッサ出入口圧力とか
ら計算で大気圧を推定する。次にエンジン負荷を計測
し、排気温度マップから標準排気温度を求め、大気圧と
吸気温度とにより標準排気温度を修正し、排気温度を推
定する。
のターボチャージャの流量特性を制御するため、応答性
良く、かつ精度良く大気圧及び排気温度を推定する方法
を提供する。 【解決手段】 ターボチャージャを備えたエンジンの大
気圧・排気温度推定方法において、ターボチャージャの
コンプレッサ入口温度と、コンプレッサ出入口圧力と、
エンジン回転数と、ターボチャージャ回転数とを計測す
る。コンプレッサ入口温度に基づいてターボチャージャ
修正回転数を計算し、コンプレッサマップからエンジン
回転数とターボチャージャ修正回転数とを用いて圧力比
を求める。この圧力比と、コンプレッサ出入口圧力とか
ら計算で大気圧を推定する。次にエンジン負荷を計測
し、排気温度マップから標準排気温度を求め、大気圧と
吸気温度とにより標準排気温度を修正し、排気温度を推
定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異なる高度で作動
する内燃機関へ、ターボチャージャが送出する空気の量
を調整するために必要な、大気圧と排気温度とを、高い
信頼度で求める方法に関する。
する内燃機関へ、ターボチャージャが送出する空気の量
を調整するために必要な、大気圧と排気温度とを、高い
信頼度で求める方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ターボチャージャで過給されるエンジン
を高地で使用した場合、大気圧の低下に伴いターボチャ
ージャの回転数が高速になり過ぎて破損したり、排気温
度が高くなり過ぎて排気バルブやピストンを損傷したり
する恐れがある。そのため、ウエストゲート弁や可変タ
ーボチャージャを使用してターボチャージャの回転速度
を調整し、内燃機関の吸気マニホールドへ送られる空気
量を調整してターボチャージャの回転速度や排気温度が
許容値を越えないようにすることが行われている。その
一例として特開平10−68327号公報に開示された
ものがある。
を高地で使用した場合、大気圧の低下に伴いターボチャ
ージャの回転数が高速になり過ぎて破損したり、排気温
度が高くなり過ぎて排気バルブやピストンを損傷したり
する恐れがある。そのため、ウエストゲート弁や可変タ
ーボチャージャを使用してターボチャージャの回転速度
を調整し、内燃機関の吸気マニホールドへ送られる空気
量を調整してターボチャージャの回転速度や排気温度が
許容値を越えないようにすることが行われている。その
一例として特開平10−68327号公報に開示された
ものがある。
【0003】特開平10−68327号公報に開示され
たものは、ターボチャージャとウエストゲート弁を備え
たエンジンに、エンジン回転速度センサと、ブースト圧
センサと、ラック位置センサと、大気圧センサとを設け
ている。そしてエンジン回転速度と大気圧とからブース
トオフセットを決定し、これをもとに大気圧で修正され
たブースト目標値を決定する。これらからブーストエラ
ーを求め、それに対応してコントローラから制御信号を
出力し、ウエストゲート弁を動かしてブースト圧を調整
している。その際、ターボチャージャの回転速度及び排
気温度を、大気圧を基に修正して求めている。
たものは、ターボチャージャとウエストゲート弁を備え
たエンジンに、エンジン回転速度センサと、ブースト圧
センサと、ラック位置センサと、大気圧センサとを設け
ている。そしてエンジン回転速度と大気圧とからブース
トオフセットを決定し、これをもとに大気圧で修正され
たブースト目標値を決定する。これらからブーストエラ
ーを求め、それに対応してコントローラから制御信号を
出力し、ウエストゲート弁を動かしてブースト圧を調整
している。その際、ターボチャージャの回転速度及び排
気温度を、大気圧を基に修正して求めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成においては、大気圧センサの信頼性が低く、したがっ
て信頼性のあるブーストオフセット、ブースト目標値、
ターボチャージャ回転速度及び排気温度を求めることが
期待できない。そのため、高地においてターボチャージ
ャの回転速度や排気温度が許容値を超え、エンジンを損
傷させる恐れがあり、エンジンを最適な性能で、かつ安
全に運転することは困難である。また、エンジンは平地
で稼働している間は排気温度が許容値を越えないように
セットされているが、高地稼働時には空気が薄くなり吸
入空気流量が減少し排気温度が上昇してしまう。また、
排気温度測定の欠点である応答性の悪さによる排気温度
の計測値の信頼性が劣るのを解決するため、大気圧を信
頼性高く求めると共に、これを用いて応答性良く、かつ
精度良く排気温度を求めることが必要となっている。
成においては、大気圧センサの信頼性が低く、したがっ
て信頼性のあるブーストオフセット、ブースト目標値、
ターボチャージャ回転速度及び排気温度を求めることが
期待できない。そのため、高地においてターボチャージ
ャの回転速度や排気温度が許容値を超え、エンジンを損
傷させる恐れがあり、エンジンを最適な性能で、かつ安
全に運転することは困難である。また、エンジンは平地
で稼働している間は排気温度が許容値を越えないように
セットされているが、高地稼働時には空気が薄くなり吸
入空気流量が減少し排気温度が上昇してしまう。また、
排気温度測定の欠点である応答性の悪さによる排気温度
の計測値の信頼性が劣るのを解決するため、大気圧を信
頼性高く求めると共に、これを用いて応答性良く、かつ
精度良く排気温度を求めることが必要となっている。
【0005】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、大気圧及び排気温度を精度良く推定で
き、エンジンを高地において最適な性能で、かつ安全に
運転できる大気圧・排気温度推定方法を提供することを
目的としている。
たものであり、大気圧及び排気温度を精度良く推定で
き、エンジンを高地において最適な性能で、かつ安全に
運転できる大気圧・排気温度推定方法を提供することを
目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第1発明は、ターボチャージャを
備えたエンジンの運転時の大気圧推定方法において、エ
ンジン回転速度と、ターボチャージャ回転速度またはタ
ーボチャージャ吸入空気流量を検出し、予め、エンジン
回転速度一定ラインを入れたコンプレッサマップを記憶
させておき、前記コンプレッサマップから、前記エンジ
ン回転速度と、ターボチャージャ回転速度またはターボ
チャージャ吸入空気流量に基づいて圧力比を求め、前記
圧力比に基づいて大気圧を演算する方法としている。
的を達成するために、第1発明は、ターボチャージャを
備えたエンジンの運転時の大気圧推定方法において、エ
ンジン回転速度と、ターボチャージャ回転速度またはタ
ーボチャージャ吸入空気流量を検出し、予め、エンジン
回転速度一定ラインを入れたコンプレッサマップを記憶
させておき、前記コンプレッサマップから、前記エンジ
ン回転速度と、ターボチャージャ回転速度またはターボ
チャージャ吸入空気流量に基づいて圧力比を求め、前記
圧力比に基づいて大気圧を演算する方法としている。
【0007】第1発明によると、信頼度の高い、エンジ
ン回転数と、ターボチャージャ回転数またはターボチャ
ージャ吸入空気流量を計測している。そしてエンジン回
転数一定ラインを入れたターボチャージャのコンプレッ
サマップを用いて圧力比を求め、計算により大気圧を推
定している。すなわち、信頼度の低い大気圧センサによ
る測定値を用いることなく、信頼度の高い計測値に基づ
いた計算により大気圧を推定しているため、信頼度の高
い大気圧を得ることができる。
ン回転数と、ターボチャージャ回転数またはターボチャ
ージャ吸入空気流量を計測している。そしてエンジン回
転数一定ラインを入れたターボチャージャのコンプレッ
サマップを用いて圧力比を求め、計算により大気圧を推
定している。すなわち、信頼度の低い大気圧センサによ
る測定値を用いることなく、信頼度の高い計測値に基づ
いた計算により大気圧を推定しているため、信頼度の高
い大気圧を得ることができる。
【0008】第2発明は、ターボチャージャを備えたエ
ンジンの運転時の大気圧推定方法において、ターボチャ
ージャ吸入空気流量およびターボチャージャ回転速度を
検出し、予め、コンプレッサマップを記憶させておき、
前記コンプレッサマップから、前記ターボチャージャ吸
入空気流量と、ターボチャージャ回転速度に基づいて圧
力比を求め、前記圧力比に基づいて大気圧を演算する方
法としている。
ンジンの運転時の大気圧推定方法において、ターボチャ
ージャ吸入空気流量およびターボチャージャ回転速度を
検出し、予め、コンプレッサマップを記憶させておき、
前記コンプレッサマップから、前記ターボチャージャ吸
入空気流量と、ターボチャージャ回転速度に基づいて圧
力比を求め、前記圧力比に基づいて大気圧を演算する方
法としている。
【0009】第2発明によると、信頼度の高い、ターボ
チャージャ回転数と、ターボチャージャ吸入空気流量と
を計測している。そしてターボチャージャのコンプレッ
サマップを用いて圧力比を求め、計算により大気圧を推
定している。すなわち、信頼度の低い大気圧センサによ
る測定値を用いることなく、信頼度の高い計測値に基づ
いた計算により大気圧を推定しているため、信頼度の高
い大気圧を得ることができる。
チャージャ回転数と、ターボチャージャ吸入空気流量と
を計測している。そしてターボチャージャのコンプレッ
サマップを用いて圧力比を求め、計算により大気圧を推
定している。すなわち、信頼度の低い大気圧センサによ
る測定値を用いることなく、信頼度の高い計測値に基づ
いた計算により大気圧を推定しているため、信頼度の高
い大気圧を得ることができる。
【0010】第3発明は、第1または第2発明におい
て、予め基準大気圧および基準吸気温度条件におけるエ
ンジン回転速度とエンジン負荷に対する排気温度との関
係、及び予め大気圧と排気温度の関係、及び予めコンプ
レッサ入口温度と排気温度の関係を、それぞれ記憶して
おき、エンジン回転速度及びエンジン負荷を計測し、前
記計測した、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づ
いて、前記基準大気圧及び基準吸気温度条件におけるエ
ンジン回転速度とエンジン負荷に対する排気温度との関
係から基準条件の排気温度を求め、前記演算で求めた大
気圧に基づいて、前記大気圧と排気温度の関係から前記
基準条件の排気温度を修正する第1の修正を行う、また
は前記計測したコンプレッサ入口温度に基づいて、前記
コンプレッサ入口温度と排気温度の関係から前記基準条
件の排気温度を修正する第2の修正を行う、または前記
第1の修正及び前記第2の修正を両方とも行う方法とし
ている。
て、予め基準大気圧および基準吸気温度条件におけるエ
ンジン回転速度とエンジン負荷に対する排気温度との関
係、及び予め大気圧と排気温度の関係、及び予めコンプ
レッサ入口温度と排気温度の関係を、それぞれ記憶して
おき、エンジン回転速度及びエンジン負荷を計測し、前
記計測した、エンジン回転速度及びエンジン負荷に基づ
いて、前記基準大気圧及び基準吸気温度条件におけるエ
ンジン回転速度とエンジン負荷に対する排気温度との関
係から基準条件の排気温度を求め、前記演算で求めた大
気圧に基づいて、前記大気圧と排気温度の関係から前記
基準条件の排気温度を修正する第1の修正を行う、また
は前記計測したコンプレッサ入口温度に基づいて、前記
コンプレッサ入口温度と排気温度の関係から前記基準条
件の排気温度を修正する第2の修正を行う、または前記
第1の修正及び前記第2の修正を両方とも行う方法とし
ている。
【0011】第3発明によると、信頼度の高いエンジン
回転数、エンジン負荷、コンプレッサ入口(吸気)温度
及び大気圧を基にして排気温度を推定している。したが
って、推定した排気温度の信頼度は高く、かつ、排気温
度センサに見られる時間的ズレもなく、即時精度の高い
排気温度が得られる。またターボ回転速度は計測してい
るため信頼度は高い。したがって、これらの値に基づい
てエンジンに供給する空気量を調整することにより、排
気温度やターボ回転数を許容値以内にし、エンジンを安
全に、かつ最適の性能で運転させることができる。
回転数、エンジン負荷、コンプレッサ入口(吸気)温度
及び大気圧を基にして排気温度を推定している。したが
って、推定した排気温度の信頼度は高く、かつ、排気温
度センサに見られる時間的ズレもなく、即時精度の高い
排気温度が得られる。またターボ回転速度は計測してい
るため信頼度は高い。したがって、これらの値に基づい
てエンジンに供給する空気量を調整することにより、排
気温度やターボ回転数を許容値以内にし、エンジンを安
全に、かつ最適の性能で運転させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る大気圧・排
気温度推定方法の実施形態について、図面を参照して詳
述する。
気温度推定方法の実施形態について、図面を参照して詳
述する。
【0013】図1は、本発明に係る大気圧・排気温度推
定方法の実施可能なエンジンの概略構成図である。図1
において、エンジン1は、燃料噴射ポンプ2と、コンプ
レッサ3aと、図示しないノズル面積を増減するベーン
を有する排気タービン3bとからなる可変ターボチャー
ジャ3とを備えている。コンプレッサ3aの入口には吸
気管4が設けられ、コンプレッサ3aの出口とエンジン
1の吸気マニホールド6とは送給管5により接続されて
いる。エンジン1の排気マニホールド7には排気タービ
ン3bが接続され、排気タービン3bの出口には排気管
8が接続されている。エンジン1にはエンジン回転数検
出器10が設けられ、燃料噴射ポンプ2にはエンジン負
荷を検出する燃料噴射量検出器11が設けられている。
吸気管4には可変ターボチャージャ3の吸入空気流量を
計測する吸入空気流量検出器12、コンプレッサ入口温
度検出器13、コンプレッサ入口圧検出器14が設けら
れ、送給管5にはコンプレッサ出口圧検出器15が設け
られている。可変ターボチャージャ3にはターボチャー
ジャ回転数検出器16が設けられ、排気タービン3bに
は、図示しない可動ベーンを回動させたときのノズル開
口面積を検出するノズル開度検出器17が設けられてい
る。コントローラ20は、上記それぞれの検出器と接続
して検出結果を入力すると共に、燃料噴射ポンプ2及び
排気タービン3bに接続してそれぞれに燃料噴射量制御
信号及びノズル開度制御信号を出力するようになってい
る。
定方法の実施可能なエンジンの概略構成図である。図1
において、エンジン1は、燃料噴射ポンプ2と、コンプ
レッサ3aと、図示しないノズル面積を増減するベーン
を有する排気タービン3bとからなる可変ターボチャー
ジャ3とを備えている。コンプレッサ3aの入口には吸
気管4が設けられ、コンプレッサ3aの出口とエンジン
1の吸気マニホールド6とは送給管5により接続されて
いる。エンジン1の排気マニホールド7には排気タービ
ン3bが接続され、排気タービン3bの出口には排気管
8が接続されている。エンジン1にはエンジン回転数検
出器10が設けられ、燃料噴射ポンプ2にはエンジン負
荷を検出する燃料噴射量検出器11が設けられている。
吸気管4には可変ターボチャージャ3の吸入空気流量を
計測する吸入空気流量検出器12、コンプレッサ入口温
度検出器13、コンプレッサ入口圧検出器14が設けら
れ、送給管5にはコンプレッサ出口圧検出器15が設け
られている。可変ターボチャージャ3にはターボチャー
ジャ回転数検出器16が設けられ、排気タービン3bに
は、図示しない可動ベーンを回動させたときのノズル開
口面積を検出するノズル開度検出器17が設けられてい
る。コントローラ20は、上記それぞれの検出器と接続
して検出結果を入力すると共に、燃料噴射ポンプ2及び
排気タービン3bに接続してそれぞれに燃料噴射量制御
信号及びノズル開度制御信号を出力するようになってい
る。
【0014】図2は、コンプレッサ3aの性能を示すコ
ンプレッサマップであり、予め求めておく。図2におい
て、縦軸はコンプレッサ3aの空気の入口と出口の圧力
比、すなわち、過給の圧力比πであり、横軸はコンプレ
ッサ3aの吸入空気流量Gである。図中の曲線aはター
ボチャージャ回転数を一定にしたときのπとGとの関係
を示し、曲線bは、エンジン回転数を一定にしたときの
πとGとの関係を示しているラインである。なお、必要
に応じ、曲線bを省略したコンプレッサマップとしても
良い。
ンプレッサマップであり、予め求めておく。図2におい
て、縦軸はコンプレッサ3aの空気の入口と出口の圧力
比、すなわち、過給の圧力比πであり、横軸はコンプレ
ッサ3aの吸入空気流量Gである。図中の曲線aはター
ボチャージャ回転数を一定にしたときのπとGとの関係
を示し、曲線bは、エンジン回転数を一定にしたときの
πとGとの関係を示しているラインである。なお、必要
に応じ、曲線bを省略したコンプレッサマップとしても
良い。
【0015】図3は、標準大気条件(例えば大気圧は1
気圧、気温は25℃)におけるエンジン回転数と、エン
ジン負荷と、排気温度との関係を示す排気温度マップで
あり、予め求めておく。縦軸はエンジンの平均有効圧
(負荷)であり、横軸はエンジン回転数である。図中の
曲線cは等排気温度曲線である。
気圧、気温は25℃)におけるエンジン回転数と、エン
ジン負荷と、排気温度との関係を示す排気温度マップで
あり、予め求めておく。縦軸はエンジンの平均有効圧
(負荷)であり、横軸はエンジン回転数である。図中の
曲線cは等排気温度曲線である。
【0016】エンジンの排気温度は大気圧が低くなると
上昇する。図3によってエンジン回転数とエンジン負荷
とから求めた排気温度は標準大気条件におけるものであ
るため、運転時の大気圧によって修正する必要がある。
図4は、排気温度と大気圧との関係を示すグラフであ
り、予め求めておく。縦軸は排気温度、横軸は大気圧で
ある。
上昇する。図3によってエンジン回転数とエンジン負荷
とから求めた排気温度は標準大気条件におけるものであ
るため、運転時の大気圧によって修正する必要がある。
図4は、排気温度と大気圧との関係を示すグラフであ
り、予め求めておく。縦軸は排気温度、横軸は大気圧で
ある。
【0017】エンジンの排気温度は吸気温度が高いと上
昇するため、運転時の吸気温度によって修正する必要が
ある。図5は、排気温度と吸気温度との関係を示すグラ
フであり、予め求めておく。縦軸は排気温度、横軸は吸
気温度すなわちコンプレッサ入口温度である。したがっ
て、排気温度は大気圧と吸気温度との両方で修正する必
要がある。
昇するため、運転時の吸気温度によって修正する必要が
ある。図5は、排気温度と吸気温度との関係を示すグラ
フであり、予め求めておく。縦軸は排気温度、横軸は吸
気温度すなわちコンプレッサ入口温度である。したがっ
て、排気温度は大気圧と吸気温度との両方で修正する必
要がある。
【0018】以下に、エンジンを高地で、安全に、かつ
最適条件で運転するための、第1実施形態の制御方法に
ついて、図6のフローチャートに基づいて説明する。
最適条件で運転するための、第1実施形態の制御方法に
ついて、図6のフローチャートに基づいて説明する。
【0019】図6はエンジン回転数とターボチャージャ
回転数とを計測して大気圧及び排気温度を推定し、可変
ターボチャージャ3のノズル面積を制御する場合のフロ
ーチャートである。図6において、 1)ステップ31で、コントローラ20は、予め求めら
れたエンジン回転数を一定にしたラインを入れたコンプ
レッサマップと、予め求められた排気温度マップと、予
め求められた排気温度と大気圧との関係を示すグラフ
と、予め求められた排気温度とコンプレッサ入口温度と
の関係を示すグラフとを読み込むと共に、ターボチャー
ジャ回転数と排気温度との許容限界値を記憶する。 2)ステップ32で、コントローラ20は、コンプレッ
サ入口温度検出器13と、コンプレッサ入口圧力検出器
14と、コンプレッサ出口圧力検出器15との検出値を
入力する。 3)ステップ33で、コントローラ20は、エンジン回
転数検出器10と、ターボチャージャ回転数検出器16
との検出値を入力する。 4)ステップ34で、コントローラ20は、ターボチャ
ージャ修正回転数を下記の式に基づいて計算する。 Ns : ターボチャージャ修正回転数、 N : ターボチャージャ検出回転数 Tin: コンプレッサ入口温度 5)ステップ35で、コントローラ20は、すでに読み
込んだ、図2に示すエンジン回転数を一定にしたライン
を入れたコンプレッサマップ上で、ターボチャージャ修
正回転数Ns 一定の曲線と、エンジン回転数一定の曲
線との交点からコンプレッサ入口圧力と出口圧力との比
である圧力比πを求める。 6)ステップ36で、コントローラ20は、下記の式に
基づいて計算し、大気圧を推定する。 Pa = (Pout-gage−πPin-gage)/(π−1) Pa : 大気圧 Pout-gage: コンプレッサ出口ゲージ圧力 Pin-gage : コンプレッサ入口ゲージ圧力 7)ステップ37で、コントローラ20は、燃料噴射量
検出器11の検出値を入力し、エンジン負荷を求める。 8)ステップ38で、コントローラ20は、エンジン回
転数と、エンジン負荷とに基づいて、図3に示す排気温
度マップから標準排気温度を求める。 9)ステップ39で、コントローラ20は、大気圧Pa
に基づいて、図4に示す排気温度と大気圧との関係を
示すグラフから標準排気温度を修正する。 10)ステップ40で、コントローラ20は、コンプレ
ッサ入口(吸気)温度に基づいて、図5に示す排気温度
と吸気温度との関係を示すグラフから、ステップ39で
修正した標準排気温度をさらに修正し、排気温度を推定
する。 11)ステップ41で、コントローラ20は、推定した
排気温度は許容値以下か否かを判定し、YESの場合に
はステップ42に進む。 12)ステップ42で、コントローラ20は、ターボチ
ャージャ回転数が許容値以下か否かを判定し、YESの
場合にはステップ31の前に戻る。 13)ステップ41でNOの場合にはステップ43に進
み、コントローラ20はノズル開度検出器17からの検
出信号を入力し、可変ターボチャージャ3のノズル開
度、すなわちノズル面積が最小か否かを判定し、YES
の場合にはステップ44に進む。 14)ステップ44で、コントローラ20は、燃料噴射
ポンプ2に制御信号を出力し、燃料噴射量を低減し、ス
テップ31の前に戻る。その結果、エンジンの出力は低
減され、排気温度は許容値以下になる。 15)ステップ43でNOの場合にはステップ45に進
み、コントローラ20は可変ターボチャージャ3に制御
信号を出力し、排気タービン3bの可動ベーンを回動さ
せてノズル開度、すなわちノズル面積を低減する。その
結果、タービン回転数は上昇し、吸入空気量は増大して
排気温度を許容値以下に低減する。 16)ステップ42でNOの場合にはステップ46に進
み、コントローラ20はノズル開度検出器17からの検
出信号を入力し、可変ターボチャージャ3のノズル開
度、すなわちノズル面積が最大か否かを判定し、YES
の場合にはステップ44に進む。 17)ステップ44で、コントローラ20は、燃料噴射
ポンプ2に制御信号を出力し、燃料噴射量を低減し、ス
テップ31の前に戻る。その結果、エンジンの出力は低
減され、可変ターボチャージャ3の回転数は許容値以下
になる。 18)ステップ46でNOの場合にはステップ47に進
み、コントローラ20は可変ターボチャージャ3に制御
信号を出力し、排気タービン3bの可動ベーンを回動さ
せてノズル開度、すなわちノズル面積を増大し、ステッ
プ31の前に戻る。その結果、可変ターボチャージャ3
の回転数は許容値以下に低減する。
回転数とを計測して大気圧及び排気温度を推定し、可変
ターボチャージャ3のノズル面積を制御する場合のフロ
ーチャートである。図6において、 1)ステップ31で、コントローラ20は、予め求めら
れたエンジン回転数を一定にしたラインを入れたコンプ
レッサマップと、予め求められた排気温度マップと、予
め求められた排気温度と大気圧との関係を示すグラフ
と、予め求められた排気温度とコンプレッサ入口温度と
の関係を示すグラフとを読み込むと共に、ターボチャー
ジャ回転数と排気温度との許容限界値を記憶する。 2)ステップ32で、コントローラ20は、コンプレッ
サ入口温度検出器13と、コンプレッサ入口圧力検出器
14と、コンプレッサ出口圧力検出器15との検出値を
入力する。 3)ステップ33で、コントローラ20は、エンジン回
転数検出器10と、ターボチャージャ回転数検出器16
との検出値を入力する。 4)ステップ34で、コントローラ20は、ターボチャ
ージャ修正回転数を下記の式に基づいて計算する。 Ns : ターボチャージャ修正回転数、 N : ターボチャージャ検出回転数 Tin: コンプレッサ入口温度 5)ステップ35で、コントローラ20は、すでに読み
込んだ、図2に示すエンジン回転数を一定にしたライン
を入れたコンプレッサマップ上で、ターボチャージャ修
正回転数Ns 一定の曲線と、エンジン回転数一定の曲
線との交点からコンプレッサ入口圧力と出口圧力との比
である圧力比πを求める。 6)ステップ36で、コントローラ20は、下記の式に
基づいて計算し、大気圧を推定する。 Pa = (Pout-gage−πPin-gage)/(π−1) Pa : 大気圧 Pout-gage: コンプレッサ出口ゲージ圧力 Pin-gage : コンプレッサ入口ゲージ圧力 7)ステップ37で、コントローラ20は、燃料噴射量
検出器11の検出値を入力し、エンジン負荷を求める。 8)ステップ38で、コントローラ20は、エンジン回
転数と、エンジン負荷とに基づいて、図3に示す排気温
度マップから標準排気温度を求める。 9)ステップ39で、コントローラ20は、大気圧Pa
に基づいて、図4に示す排気温度と大気圧との関係を
示すグラフから標準排気温度を修正する。 10)ステップ40で、コントローラ20は、コンプレ
ッサ入口(吸気)温度に基づいて、図5に示す排気温度
と吸気温度との関係を示すグラフから、ステップ39で
修正した標準排気温度をさらに修正し、排気温度を推定
する。 11)ステップ41で、コントローラ20は、推定した
排気温度は許容値以下か否かを判定し、YESの場合に
はステップ42に進む。 12)ステップ42で、コントローラ20は、ターボチ
ャージャ回転数が許容値以下か否かを判定し、YESの
場合にはステップ31の前に戻る。 13)ステップ41でNOの場合にはステップ43に進
み、コントローラ20はノズル開度検出器17からの検
出信号を入力し、可変ターボチャージャ3のノズル開
度、すなわちノズル面積が最小か否かを判定し、YES
の場合にはステップ44に進む。 14)ステップ44で、コントローラ20は、燃料噴射
ポンプ2に制御信号を出力し、燃料噴射量を低減し、ス
テップ31の前に戻る。その結果、エンジンの出力は低
減され、排気温度は許容値以下になる。 15)ステップ43でNOの場合にはステップ45に進
み、コントローラ20は可変ターボチャージャ3に制御
信号を出力し、排気タービン3bの可動ベーンを回動さ
せてノズル開度、すなわちノズル面積を低減する。その
結果、タービン回転数は上昇し、吸入空気量は増大して
排気温度を許容値以下に低減する。 16)ステップ42でNOの場合にはステップ46に進
み、コントローラ20はノズル開度検出器17からの検
出信号を入力し、可変ターボチャージャ3のノズル開
度、すなわちノズル面積が最大か否かを判定し、YES
の場合にはステップ44に進む。 17)ステップ44で、コントローラ20は、燃料噴射
ポンプ2に制御信号を出力し、燃料噴射量を低減し、ス
テップ31の前に戻る。その結果、エンジンの出力は低
減され、可変ターボチャージャ3の回転数は許容値以下
になる。 18)ステップ46でNOの場合にはステップ47に進
み、コントローラ20は可変ターボチャージャ3に制御
信号を出力し、排気タービン3bの可動ベーンを回動さ
せてノズル開度、すなわちノズル面積を増大し、ステッ
プ31の前に戻る。その結果、可変ターボチャージャ3
の回転数は許容値以下に低減する。
【0020】本発明の大気圧・排気温度推定方法は上述
のように、信頼度の高い計測値に基づいて計算により大
気圧と排気温度とを推定している。そのため、求められ
た大気圧と排気温度とは信頼度が高く、かつ、時間がず
れることなく、即時得られる。また、可変ターボチャー
ジャ3の回転数を計測しているため、その値の信頼性は
高い。したがって、この排気温度とターボチャージャ回
転数に基づいて排気タービンのノズル面積を制御するこ
とにより、高地において、安全で、かつ最適な運転状態
が得られる。
のように、信頼度の高い計測値に基づいて計算により大
気圧と排気温度とを推定している。そのため、求められ
た大気圧と排気温度とは信頼度が高く、かつ、時間がず
れることなく、即時得られる。また、可変ターボチャー
ジャ3の回転数を計測しているため、その値の信頼性は
高い。したがって、この排気温度とターボチャージャ回
転数に基づいて排気タービンのノズル面積を制御するこ
とにより、高地において、安全で、かつ最適な運転状態
が得られる。
【0021】次に、第2実施形態の、ターボチャージャ
回転数とターボチャージャ吸入空気流量とから大気圧を
推定し、可変ターボチャージャ3のノズルを制御する制
御方法について、図7のフローチャートに基づいて説明
する。図7において、 1)ステップ51で、コントローラ20は、コンプレッ
サマップと、排気温度マップと、排気温度と大気圧との
関係を示すグラフと、排気温度とコンプレッサ入口温度
との関係を示すグラフとを読み込むと共に、ターボチャ
ージャ回転数と排気温度との許容限界値を記憶する。 2)ステップ52で、コントローラ20は、コンプレッ
サ入口温度検出器13と、コンプレッサ入口圧力検出器
14と、コンプレッサ出口圧力検出器15との検出値を
入力する。 3)ステップ53で、コントローラ20は、吸入空気流
量検出器12と、ターボチャージャ回転数検出器16と
の検出値を入力する。 4)ステップ54で、作業者は吸入絶対圧を仮定してコ
ントローラ20にインプットする。吸入絶対圧は、例え
ば大気圧にコンプレッサ入口圧力検出器14の検出値を
加えた絶対圧力としてインプットすれば良い。 5)ステップ55で、コントローラ20は、ターボチャ
ージャ修正回転数Nsを計算する。また、吸入空気修正
流量を下記の式に基づいて計算する Gs: 吸入空気修正流量 G : 吸入空気流量 Tin: コンプレッサ入口(吸気)温度 Pin-k: 仮定吸入空気圧 6)ステップ56で、コントローラ20は、コンプレッ
サマップ上で、ターボチャージャ修正回転数Ns一定の
曲線と、吸入空気修正流量Gsとの交点から圧力比πを
求める。 7)ステップ57で、コントローラ20は、求めた圧力
比πから計算上の計算吸入空気圧Pin-c を計算する。 8)ステップ58で、コントローラ20は、計算吸入空
気圧Pin-c と仮定吸入空気圧Pin-k とが等しいか否
かを判定し、NOの場合にはステップ54の前に戻って
仮定吸入空気圧Pin-k の値を少しずつ変えながら、P
in-k=Pin-c=Pin になるまで計算を繰り返す。 9)ステップ58でYESの場合にはステップ59に進
み、吸入空気圧Pinを用いて下記の式により大気圧Pa
を求める。 Pa=Pin−Pin-gage ステップ60の「エンジン負荷計測」以後の制御方法つ
いては、第1実施形態のステップ37以降と同一であ
り、得られる効果も第1実施形態のものと同一なので説
明は省略する。
回転数とターボチャージャ吸入空気流量とから大気圧を
推定し、可変ターボチャージャ3のノズルを制御する制
御方法について、図7のフローチャートに基づいて説明
する。図7において、 1)ステップ51で、コントローラ20は、コンプレッ
サマップと、排気温度マップと、排気温度と大気圧との
関係を示すグラフと、排気温度とコンプレッサ入口温度
との関係を示すグラフとを読み込むと共に、ターボチャ
ージャ回転数と排気温度との許容限界値を記憶する。 2)ステップ52で、コントローラ20は、コンプレッ
サ入口温度検出器13と、コンプレッサ入口圧力検出器
14と、コンプレッサ出口圧力検出器15との検出値を
入力する。 3)ステップ53で、コントローラ20は、吸入空気流
量検出器12と、ターボチャージャ回転数検出器16と
の検出値を入力する。 4)ステップ54で、作業者は吸入絶対圧を仮定してコ
ントローラ20にインプットする。吸入絶対圧は、例え
ば大気圧にコンプレッサ入口圧力検出器14の検出値を
加えた絶対圧力としてインプットすれば良い。 5)ステップ55で、コントローラ20は、ターボチャ
ージャ修正回転数Nsを計算する。また、吸入空気修正
流量を下記の式に基づいて計算する Gs: 吸入空気修正流量 G : 吸入空気流量 Tin: コンプレッサ入口(吸気)温度 Pin-k: 仮定吸入空気圧 6)ステップ56で、コントローラ20は、コンプレッ
サマップ上で、ターボチャージャ修正回転数Ns一定の
曲線と、吸入空気修正流量Gsとの交点から圧力比πを
求める。 7)ステップ57で、コントローラ20は、求めた圧力
比πから計算上の計算吸入空気圧Pin-c を計算する。 8)ステップ58で、コントローラ20は、計算吸入空
気圧Pin-c と仮定吸入空気圧Pin-k とが等しいか否
かを判定し、NOの場合にはステップ54の前に戻って
仮定吸入空気圧Pin-k の値を少しずつ変えながら、P
in-k=Pin-c=Pin になるまで計算を繰り返す。 9)ステップ58でYESの場合にはステップ59に進
み、吸入空気圧Pinを用いて下記の式により大気圧Pa
を求める。 Pa=Pin−Pin-gage ステップ60の「エンジン負荷計測」以後の制御方法つ
いては、第1実施形態のステップ37以降と同一であ
り、得られる効果も第1実施形態のものと同一なので説
明は省略する。
【0022】次に、第3実施形態の、エンジン回転数と
ターボチャージャ吸入空気流量とから大気圧を推定し、
可変ターボチャージャ3のノズル面積を制御する制御方
法について、図8のフローチャートに基づいて説明す
る。図8において、 1)ステップ81で、コントローラ20は、コンプレッ
サマップと、排気温度マップと、排気温度と大気圧との
関係を示すグラフと、排気温度とコンプレッサ入口温度
との関係を示すグラフとを読み込むと共に、ターボチャ
ージャ回転数と排気温度との許容限界値を記憶する。 2)ステップ82で、コントローラ20は、コンプレッ
サ入口温度検出器13と、コンプレッサ入口圧力検出器
14と、コンプレッサ出口圧力検出器15との検出値を
入力する。 3)ステップ83で、コントローラ20は、エンジン回
転数検出器10と、吸入空気流量検出器12の検出値を
入力する。 4)ステップ84で、作業者は吸入絶対圧を仮定してコ
ントローラ20にインプットする。 5)ステップ85で、コントローラ20は、吸入空気修
正流量Gsを計算する。 6)ステップ86で、コントローラ20は、読み込んだ
エンジン回転数を一定にしたラインを入れたコンプレッ
サマップ上で、エンジン回転数一定の曲線と、吸入空気
修正流量Gsとの交点から圧力比πを求める。ステップ
87の「圧力比より吸入圧計算」以後の制御方法ついて
は、第2実施形態のステップ57以降と同一であり、得
られる効果も第1実施形態のものと同一なので説明は省
略する。
ターボチャージャ吸入空気流量とから大気圧を推定し、
可変ターボチャージャ3のノズル面積を制御する制御方
法について、図8のフローチャートに基づいて説明す
る。図8において、 1)ステップ81で、コントローラ20は、コンプレッ
サマップと、排気温度マップと、排気温度と大気圧との
関係を示すグラフと、排気温度とコンプレッサ入口温度
との関係を示すグラフとを読み込むと共に、ターボチャ
ージャ回転数と排気温度との許容限界値を記憶する。 2)ステップ82で、コントローラ20は、コンプレッ
サ入口温度検出器13と、コンプレッサ入口圧力検出器
14と、コンプレッサ出口圧力検出器15との検出値を
入力する。 3)ステップ83で、コントローラ20は、エンジン回
転数検出器10と、吸入空気流量検出器12の検出値を
入力する。 4)ステップ84で、作業者は吸入絶対圧を仮定してコ
ントローラ20にインプットする。 5)ステップ85で、コントローラ20は、吸入空気修
正流量Gsを計算する。 6)ステップ86で、コントローラ20は、読み込んだ
エンジン回転数を一定にしたラインを入れたコンプレッ
サマップ上で、エンジン回転数一定の曲線と、吸入空気
修正流量Gsとの交点から圧力比πを求める。ステップ
87の「圧力比より吸入圧計算」以後の制御方法ついて
は、第2実施形態のステップ57以降と同一であり、得
られる効果も第1実施形態のものと同一なので説明は省
略する。
【図1】本発明の大気圧・排気温度推定方法の実施可能
なエンジンの概略構成図である。
なエンジンの概略構成図である。
【図2】コンプレッサマップである。
【図3】標準大気条件におけるエンジン回転数と、エン
ジン負荷と、排気温度との関係を示す排気温度マップで
ある。
ジン負荷と、排気温度との関係を示す排気温度マップで
ある。
【図4】排気温度と大気圧との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図5】排気温度と吸気温度との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図6】エンジン回転数とターボチャージャ回転数とか
ら大気圧・排気温度を推定する方法を示すフローチャー
トである。
ら大気圧・排気温度を推定する方法を示すフローチャー
トである。
【図7】ターボチャージャ回転数と吸入空気流量とから
大気圧・排気温度を推定する方法を示すフローチャート
である。
大気圧・排気温度を推定する方法を示すフローチャート
である。
【図8】エンジン回転数と吸入空気流量とから大気圧・
排気温度を推定する方法を示すフローチャートである。
排気温度を推定する方法を示すフローチャートである。
1…エンジン、2…燃料噴射ポンプ、3…可変ターボチ
ャージャ、3a…コンプレッサ、3b…排気タービン、
10…エンジン回転数検出器、11…燃料噴射量検出
器、12…吸入空気流量検出器、13…コンプレッサ入
口温度検出器、14…コンプレッサ入口圧検出器、15
…コンプレッサ出口圧検出器、16…ターボチャージャ
回転数検出器、17…ノズル開度検出器、20…コント
ローラ。
ャージャ、3a…コンプレッサ、3b…排気タービン、
10…エンジン回転数検出器、11…燃料噴射量検出
器、12…吸入空気流量検出器、13…コンプレッサ入
口温度検出器、14…コンプレッサ入口圧検出器、15
…コンプレッサ出口圧検出器、16…ターボチャージャ
回転数検出器、17…ノズル開度検出器、20…コント
ローラ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 3G005 EA15 EA16 FA06 FA35 GA03
GA04 GB25 GB28 JA02 JA13
JA16 JA24 JA39 JA45 JB05
3G084 DA04 DA25 EA11 EB08 EC03
FA00 FA01 FA07 FA13 FA27
FA33
Claims (3)
- 【請求項1】 ターボチャージャを備えたエンジンの運
転時の大気圧推定方法において、エンジン回転速度と、
ターボチャージャ回転速度またはターボチャージャ吸入
空気流量を検出し、予め、エンジン回転速度一定ライン
を入れたコンプレッサマップを記憶させておき、前記コ
ンプレッサマップから、前記エンジン回転速度と、ター
ボチャージャ回転速度またはターボチャージャ吸入空気
流量に基づいて圧力比を求め、前記圧力比に基づいて大
気圧を演算することを特徴とする大気圧推定方法。 - 【請求項2】 ターボチャージャを備えたエンジンの運
転時の大気圧推定方法において、ターボチャージャ吸入
空気流量およびターボチャージャ回転速度を検出し、予
め、コンプレッサマップを記憶させておき、前記コンプ
レッサマップから、前記ターボチャージャ吸入空気流量
と、ターボチャージャ回転速度に基づいて圧力比を求
め、前記圧力比に基づいて大気圧を演算することを特徴
とする大気圧推定方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の大気圧推定方
法において、予め基準大気圧および基準吸気温度条件に
おけるエンジン回転速度とエンジン負荷に対する排気温
度との関係、及び予め大気圧と排気温度の関係、及び予
めコンプレッサ入口温度と排気温度の関係を、それぞれ
記憶しておき、エンジン回転速度及びエンジン負荷を計
測し、前記計測した、エンジン回転速度及びエンジン負
荷に基づいて、前記基準大気圧及び基準吸気温度条件に
おけるエンジン回転速度とエンジン負荷に対する排気温
度との関係から基準条件の排気温度を求め、前記演算で
求めた大気圧に基づいて、前記大気圧と排気温度の関係
から前記基準条件の排気温度を修正する第1の修正を行
う、または前記計測したコンプレッサ入口温度に基づい
て、前記コンプレッサ入口温度と排気温度の関係から前
記基準条件の排気温度を修正する第2の修正を行う、ま
たは前記第1の修正及び前記第2の修正を両方とも行う
ことを特徴とする大気圧・排気温度推定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002112070A JP2003307151A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 大気圧・排気温度推定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002112070A JP2003307151A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 大気圧・排気温度推定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003307151A true JP2003307151A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29394685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002112070A Pending JP2003307151A (ja) | 2002-04-15 | 2002-04-15 | 大気圧・排気温度推定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003307151A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-04-15 JP JP2002112070A patent/JP2003307151A/ja active Pending
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9127586B2 (en) | 2012-09-04 | 2015-09-08 | Hino Motors, Ltd. | Apparatus for estimating exhaust gas temperature of internal combustion engine |
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IT202200020052A1 (it) * | 2022-09-29 | 2024-03-29 | Fpt Ind Spa | Metodo e sistema di gestione di una procedura di freno motore in un motore a ciclo diesel |
EP4345264A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-03 | FPT Industrial S.p.A. | Method and management system for an engine brake procedure in a diesel cycled engine |
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