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
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Abstract
【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
【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)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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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