JP2004522061A - マスフロー導管における温度値の決定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追加の温度センサを用いる必要無しに、マスフロー導管内のスロットル位置の手前の温度を正確に決定する、温度値の決定方法及び装置を提供する。
【解決手段】マスフロー導管がスロットル位置（１２）を有し、且つ該スロットル位置の後方でもう一つのマスフロー導管が追加のガスフローの導入のために口を開いており、その際、フロー全体に対する追加のガスマスフローの割合の値と、追加のガスフローの温度、スロットル位置の手前の温度、及び追加のガスフローの導入後の温度の中の少なくとも二つの温度値とが決定される、マスフロー導管における温度値の決定方法において、前記割合の値と前記温度値の中の少なくとも二つの温度値に基づいて第三の温度値が計算される。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスフロー（質量流）導管の温度値を決定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車技術におけるエンジン制御の幾つかの用途では、スロットルバルブを備えたマスフロー導管の中でどの位の温度が支配しているかということを知ることが有意義である。その様なエンジン制御の場合には、その様な温度値は設定値に応じたエンジンの調節値の決定の際に利用される（例えば、ＤＥ−Ａ １９６ １８ ３８５ 参照）。その様な温度値の利用のその他の用途は、エンジン制御の中、例えば負荷の決定における実際値の形成がある（例えば、ＤＥ−Ａ １９７ ４０ ９１４ 参照）。その際に、特にガスの実際の密度を考慮するために、スロットル位置の手前の流入ガスの温度に関心が持たれる。
【０００３】
その際、この温度の決定は、対応する温度センサによって行われるが、これは経費とコストの観点から推奨に値しない。更に、この温度の見積もりは、マスフロー導管内のスロットルバルブの後方の温度に基づいて、スロットル位置の手前の温度をスロットル位置の後方の温度と等しくすることによって行われる。その際には、スロットル位置の後方の温度が測定される。その際、スロットル位置の手前の温度のこの近似的決定は、スロットル位置とスロットル位置の後方の温度測定装置との間に、スロットル位置の手前の温度とは大きく異なる温度のマスフローが送り込まれるときには、最早十分正確ではなくなる。即ち、その際には、スロットル位置の後方では、二つの温度値からの混合温度が測定される。内燃機関の場合には、スロットルバルブと吸入管温度センサとの間へ送り戻された排気ガスが吸入管の中へ導入される（排気ガス再循環）。この排気ガスは比較的高い温度を有しているので、吸入管内で測定された混合温度は、スロットルバルブの手前の温度とは明確に異なっている。この場合に、両方の温度を等しくすることによって引き起こされるエラーは、エンジン制御の観点から許容できるものではない。
【０００４】
同じことは、スロットル位置の手前の温度が測定され、且つスロットル位置の後方の温度が見積もられなければならないとき、或いは追加として導入されたガスの温度の見積もりが測定無しに決定されなければならないときにも当てはまる。
〔発明の利点〕
マスフロー管内のスロットル位置の手前の温度を、スロットル位置の後方の温度、追加として送り込まれたガスフローの温度、及びマスフロー全体に対する追加ガスフローの割合に応じてモデル化することによって、追加の温度センサを用いる必要無しに、スロットル位置の手前の温度の正確な決定がもたらされる。
【０００５】
同じことは、スロットル位置の手前の温度、追加として導入されたガスフローの温度及びその速度に応じてマスフロー管内のスロットル位置の後方の温度をモデル化する場合、或いはマスフロー管内のスロットル位置の後方の温度、スロットル位置の手前の温度、及びガスフロー全体に対するマスフロー管内の導入されたガスの割合に応じて、追加として導入されたガスフローの温度をモデル化する際に当てはまる。
【０００６】
これによって大幅に経費とコストが節約される。
その際、このスロットルバルブの手前或いは後方の温度のモデル化は、内燃機関の制御と結び合わされた精度の前提条件を満たしている。
【０００７】
モデル化された信号が、過度に不安定な信号を避けるために、フィルタ、好ましくはローパスフィルタを用いて減衰されるということは、特別に有利である。その際、好ましくは、フィルタの時定数がフロー全体に対する導入されたガスフローの割合に対して適合され、その場合この割合が高くなればなる程、時定数も大きくなる。これによって、この割合の不正確さと変動との影響が弱められる。
【０００８】
上に述べられたやり方は、有利なことに、単に内燃機関の制御と結び合わせて適用できるばかりではなく、スロットル位置の後方で温度の異なる追加のガスフローが管内へ導入される場合の様に、マスフロー管内の温度の値が重要である所では、どこにでも適用できる。
【０００９】
その他の利点は実施例についての以下の説明から或いは付属の特許請求の範囲から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図1には、マスフロー導管が参照番号１０で示されており、該導管は、スロットル位置１２、及び追加のガスフローの導入のためにスロットル位置の後方でマスフロー導管１０の中に口を開いている、もう一つのマスフロー導管１４を備えている。内燃機関のこの好ましい実施例では、マスフロー導管１０は吸入管を意味し、スロットル位置１２はスロットルバルブを意味し、追加のマスフロー導管１４は排気ガス還流管を意味している。図１に示されている矢印に従って、ガスフローはマスフロー導管１０の中では左から右へ、マスフロー導管１４の中では上から下へ流れる。更に、追加のマスフローの導入の後のマスフロー導管１０内を流れるガスの温度を測定する第一の温度センサ１６が備えられている。一実施例では、もう一つの温度センサ１８がマスフロー導管１４内の流入ガスフローの温度を測定する。対応する温度信号Ｔｓｒ及びＴａｂｇｓが入力線２０及び２２を通して電子的な制御ユニット２４へ送られる。マスフロー導管１４内の流入ガスフローの温度は、別の実施例では、例えば内燃機関の排気ガスの温度に基づいて計算される。
【００１１】
更に、制御ユニット２４は、入力線２６を通して、マスフロー導管１０内のガスフローの流れのための尺度を表す信号ｍｌを受け取る。この信号は、マスフロー計２７を用いて求められる。更に、一実施例では、制御ユニット２４は、入力線２９を通して、マスフロー導管１４内の弁２８０の位置を表している値を受け取る。電子的な制御ユニット２４は、少なくとも一つのマイクロコンピュータを備えており、該マイクロコンピュータは、送られて来た信号を評価し、且つ場合によってはマスフロー導管に関連している装置類の制御のための制御値を形成するためのプログラムを実行する。この好ましい実施例では、電子的な制御ユニット２４は電子式エンジン制御装置となっており、該装置は多くの入力値に応じて内燃機関の点火、空気供給、燃料供給等を調整するための調整値を求める。
【００１２】
図１には示されていないマイクロコンピュータで実行されるプログラムは、図１の中では、後に説明される、スロットル位置１２の手前の温度のモデル化の方法を考慮して、ブロック２８及び３０によって象徴的に示されている。モデル２８には、上述の温度値と流れの値が送られる。先ず、マスフロー導管１４がマスフロー導管１０の中に口を開いた後のガスフローに対するマスフロー導管１４内のマスフローの割合が、全ガスフロー（ｍｓａｇｒ＋ｍｌ）に対するマスフロー導管１４内のマスフローｍｓａｇｒの比として形成される。それぞれの実施例に応じて、個々のマスフローがマスフロー計によって測定される（先にマスフローｍｌによって示されていた様に）か、或いはモデルを用いて計算される。排気ガス還流装置を備えた内燃機関への適用例では、例えば、マスフロー導管１０の中のスロットルバルブ１２を通って流れるエアマスフローは、測定される（エアマス計２７）か、或いはスロットルバルブ位置、流れの方向に見てスロットルバルブの手前の温度、スロットルバルブの手前の圧力、及びスロットルバルブの上での圧力比から求められる。マスフロー導管１４の中のマスフローは、例えば排気ガス還流弁２８の位置、流れの方向に見てこの弁の手前の温度、この弁の手前の圧力、及び弁の上での圧力比から計算されるが、その際、一実施例では、弁の手前の温度は、排気ガス温度とマスフロー導管１４内のマスフローから決定される。
【００１３】
以下に詳しく説明されるモデルによれば、上述の様々な値からスロットル位置１２の手前の温度Ｔａｖｄｋが見積もられる。この温度が制御プログラム３０で他の運転値と共に処理されて調節値となり、それ等の調節値が、制御ユニット２４からそれぞれの調節エレメントに対して出力される。内燃機関の制御のこの好ましい実施例では、その様なやり方は、例えば冒頭に述べられた従来技術から知られている。
【００１４】
図１に示されている実施例では、スロットル位置１２の手前の温度は、追加のガスマスフローの温度及び追加のガスマスフローの導入の後の温度、並びにフロー全体に対するこの追加のマスフローの割合に基づいて形成される。従って、この温度の決定のためには二つの温度値とフロー全体に対する追加のマスフローの割合（以下“レート”と呼ばれる）を表す一つの値とが必要である。かくして、一つの温度値が、後に説明されるモデルに従って作られたモデルの別の二つの基準に基づいて求められる［スロットル位置の手前の温度＝ｆ（追加のマスフローの温度、混合温度）、或いは追加のマスフローの温度＝ｆ（スロットル位置の手前の温度、混合温度）、或いは混合温度＝ｆ（スロットル位置の手前の温度、追加のマスフローの温度）］。
【００１５】
しかしながら、好ましい適用は、図１に示されている構成を内燃機関の制御装置と結び合わせた時に行われる。スロットルバルブの手前の温度のモデル化によって、スロットルバルブの調節の精度とスロットルバルブ位置を通るエアフローの計算が冒頭に述べられた従来技術に基づいて改善される。これによって、排気ガス規制を吸入管路１０内のエアフローを測定すること無しに遵守することにも役立つ。
【００１６】
図２は、希望する温度のモデル化のための具体的な方法を示している。
その際、図２は制御ユニット２４のマイクロコンピュータのプログラムを示しており、個々のブロックは、プログラム部分、プログラム、或いはプログラムステップを示しているのに対して、接続線は情報の流れを略示している。図２の流れ図は、モデル２８の一つの好ましい実施例を示している。
【００１７】
流れ全体に対する追加のマスフローの割合（排気ガス還流レートｒｒｅｘｔ）、吸入管への導入箇所におけるガスの温度（Ｔａｂｇｓ）、並びにマスフロー導管内で測定された混合温度（Ｔｓｒ）を知ることによって、スロットル位置の手前の温度Ｔａｖｄｋが次式に従って決定される。
【００１８】
【数１】

【００１９】
レートｒｒｅｘｔの最大値は、この実施例では、１ である。別の値が最大値として予定されている場合には、上の方程式はしかるべく適応されなければならない。
上記の式を直接適用すると、制御過程で使用するためには特に適しない不安定な信号が生成されてしまう。それ故、求められたモデル出力値を減衰させるために、フィルタ、好ましくはローパスフィルタが用いられる。その際、このフィルタの時定数は、フロー全体に対する追加のマスフローの割合が高くなればなるほど大きくなるように選択される。この割合の不正確さと変動の影響はこれによって弱められる。
【００２０】
図２に示されているモデルの流れ図は、排気ガス温度Ｔａｂｇｓと、排気ガス還流レートｒｒｅｘｔとを読み込む。乗算位置１００で、二つの値が乗算によって結び合わされる。二つの値の積は減算位置１０２へ送られ、ここで、この積から吸入管温度Ｔｓｒが差引かれる。更に、減算位置１０４で排気ガス還流レートが値 １ から差引かれる。この差と、減算位置１０４で作られた差とが除算位置１０６へ送られ、その際、減算位置１０２からの差が、減算位置１０４からの差によって除算される。除算の結果、即ちスロットル位置の手前の温度のための原信号が、ローパスフィルタ１０８へ送られる。該フィルタの時定数 Ｔ は、排気ガス還流レートｒｒｅｘｔを入力値とする特性曲線１１０から導き出される。その際、該特性曲線は、排気ガス還流レートが大きくなればなる程、時定数が大きくなるように、即ち、フィルタリング作用が明確に現れるように形成されている。その際、ローパスフィルタによって平滑化された原信号は、スロットル位置の手前の温度Ｔａｖｄｋに関する利用可能な信号を意味しており、該信号は、例えば冒頭で述べられた方法の枠組みの中ではその後の過程で利用される。
【００２１】
このモデルの基礎は、追加のガスマスフローの導入後の混合温度は、次式で示されるように、フロー全体に対するこのガスマスフローの割合にその温度を掛けたものと、レートの最大値から上記の割合を差引いたものにスロットル位置の手前の温度をかけたものとから構成されている、という関係である。
【００２２】
【数２】

【００２３】
マスフロー導管１０のエアフローｍｌの測定の際には、この関係は次のように表される。
【００２４】
【数３】

【００２５】
ここで、ｍｓａｇｒは、導管１４の中のマスフローである。
上記の関係を基礎として、スロットル位置の手前の温度と追加のガスフローの温度とが分かれば、混合温度Ｔｓｒがモデル化され、或いはスロットル位置の手前の温度と混合温度とが分かれば、追加のガスフローの温度が求められる。更に、前述のように、追加のマスフローの割合ｒｒｅｘｔが、別の実施例でフロー全体に対する導管１０内のマスフローの割合ｒｒｍｌの関係式を変形する際に必要としたように、フロー全体を形成している複数のマスフロー或いはフロー全体に対するそれ等の部分フローの割合を知ることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】スロットル位置を備えたマスフロー導管の接続図及び追加のガスフローの導入、並びに割り当てられている評価のための電子装置の流れ図である。
【図２】コンピュータプログラムの枠組みの中でスロットル位置の手前の温度をモデル化する具体的な好ましい方法を示す。

Claims (11)

1. マスフロー導管がスロットル位置（１２）を有し、且つ該スロットル位置の後方でもう一つのマスフロー導管が追加のガスフローを導入するために設けられており、その際、フロー全体に対する追加のガスマスフローの割合の値と、追加のガスフローの温度、スロットル位置の手前の温度、及び追加のガスフローの導入後の温度の中の少なくとも二つの温度値とが決定される、マスフロー導管における温度値の決定方法において、
   前記割合の値と前記温度値の中の少なくとも二つの温度値に基づいて第三の温度値が計算されること、
   を特徴とする温度値の決定方法。
2. 第一のマスフロー導管がスロットル位置（１２）を有し、且つ該第一の導管の中に該スロットル位置の後方で第二のマスフロー導管が追加のガスフローを導入するために設けられており、その際、フロー全体に対する第一のマスフロー導管の中のガスマスフローの割合の値と、追加のガスフローの温度、スロットル位置の手前の温度、及び追加のガスフローの導入後の温度の中の少なくとも二つの温度値とが決定される、第一のマスフロー導管内の温度値の決定方法において、
   前記割合の値と前記温度値の中の少なくとも二つの温度値に基づいて第三の温度値が計算されること、
   を特徴とする温度値の決定方法。
3. 決定された温度値が、可変時定数のフィルタによって平滑化されることを特徴とする請求項１または２に記載の決定方法。
4. 前記時定数がフロー全体に対する導入されたガスフローの割合に依存して適合され、その際、前記時定数が、前記フローの割合が高くなればなる程大きくなることを特徴とする請求項３に記載の決定方法。
5. 前記時定数が特性曲線から読み出されることを特徴とする請求項４に記載の決定方法。
6. 前記マスフロー導管が内燃機関の吸入管路であり、前記スロットル位置が内燃機関のスロットルバルブであり、且つ導入されたガス流がその還流排気ガスであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の決定方法。
7. マスフロー導管がスロットル位置（１２）を有し、且つ該スロットル位置の後方でもう一つのマスフロー導管が追加のガスフローを導入するために設けられているマスフロー導管における温度値の決定装置であって、フロー全体に対する追加のガスマスフローの割合の値を決定し、追加のガスフローの温度、スロットル位置の手前の温度、及び追加のガスフローの導入後の温度の中の少なくとも二つの温度値とを決定する制御ユニットを備えた、マスフロー導管における温度値の決定装置において、
   制御ユニット（２８）が、前記割合の値と前記温度値の中の少なくとも二つ温度値とに基づいて第三の温度値を計算するモデルを含んでいること、
   を特徴とする温度値の決定装置。
8. 第一のマスフロー導管がスロットル位置（１２）を有し、且つ該スロットル位置の後方で第二のマスフロー導管が追加のガスフローを導入するために設けられている第一のマスフロー導管における温度値の決定装置であって、フロー全体に対する第一のマスフロー導管の中のガスマスフローの割合の値を決定し、追加のガスフローの温度、スロットル位置の手前の温度、及び追加のガスフローの導入後の温度の中の少なくとも二つの温度値を確定する制御ユニットを備えた、第一のマスフロー導管における温度値の決定装置において、
   制御ユニット（２８）が、前記割合の値と前記温度値の中の少なくとも二つの温度値に基づいて第三の温度値を計算するモデルを含んでいること、
   を特徴とする温度値の決定装置。
9. 前記制御ユニットが内燃機関のエンジン制御ユニットであり、且つ前記温度値がエンジンのための制御値の形成のために利用されることを特徴とする請求項７または８に記載の決定装置。
10. コンピュータで実行されたときに、請求項１ないし７のいずれかに記載の決定方法の全てのステップを実施するためのプログラムコード手段を備えたコンピュータプログラム。
11. コンピュータで実行されたときに、請求項１ないし７のいずれかに記載の決定方法を実施するために、コンピュータ読み取り可能のデータ媒体に格納されている、プログラムコード手段を備えたコンピュータプログラム製品。

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