JP2008248859A - Control method and control device - Google Patents

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JP2008248859A JP2007094251A JP2007094251A JP2008248859A JP 2008248859 A JP2008248859 A JP 2008248859A JP 2007094251 A JP2007094251 A JP 2007094251A JP 2007094251 A JP2007094251 A JP 2007094251A JP 2008248859 A JP2008248859 A JP 2008248859A
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Kenji Nakajima
健治 中嶋
Yasumasa Onishi
康正 大西
Kenji Sagimori
健児 鷺森
Shinji Niwa
伸二 丹羽
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce or avoid adverse influence when a given target value cannot be achieved or hard to be achieved by the reason such as saturation of control input. <P>SOLUTION: In controlling a plurality of controlled variables to target values by operating parts 34, 41 and 45, when it is impossible or hard to control all of the controlled variables to the target values, a correction value of the controlled variable required to make the controlled variable having high priority reach the target value is calculated based on a mathematical model prescribing the relationship between the controlled variable and the manipulated variable, and the operating parts 34, 41 and 45 are operated with the usage of the calculated correction value. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、特に自動車等の内燃機関の制御に関する。   The present invention particularly relates to control of an internal combustion engine such as an automobile.

排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)と空燃比フィードバック制御とを組み合わせて、燃焼時に発生する有害物質量を抑制し排気ガスの浄化性能の向上を図ることが知られている。下記特許文献に開示されているEGR制御では、吸入空気量とEGR量とを合算した全ガス量(気筒内に導入されるガスの総量)を算出し、その全ガス量に基づいて空燃比フィードバックの補正を行っている。より具体的には、吸入空気量、過給機前圧及び掃気圧に目標値を設定し、それら目標値を達成する制御入力、即ちスロットルバルブ開度、外部EGRバルブ開度、可変容量ターボのタービン出力(または、ウェイストゲートバルブ開度)を決定することにより、所要のEGR量を実現している。
特開2007−032462号公報 特開2006−274842号公報
It is known that exhaust gas recirculation and air-fuel ratio feedback control are combined to suppress the amount of harmful substances generated during combustion and improve exhaust gas purification performance. In the EGR control disclosed in the following patent document, the total gas amount (total amount of gas introduced into the cylinder) obtained by adding the intake air amount and the EGR amount is calculated, and air-fuel ratio feedback is performed based on the total gas amount. Correction is performed. More specifically, target values are set for intake air amount, turbocharger pre-pressure and scavenging air pressure, and control inputs for achieving these target values, ie, throttle valve opening, external EGR valve opening, variable capacity turbo, The required EGR amount is realized by determining the turbine output (or the waste gate valve opening).
JP 2007-032462 A JP 2006-274842 A

制御系では、与えられた目標値を理論上達成可能であっても実際には制御できないことがある。例えば上記のEGR制御において、既にバルブを一杯近くまで開いているような状況下で吸入空気量の要求が引き上げられた場合、その要求を達成するバルブ開度は現実のバルブの機械的な限界を超えた値となり、結局は実現することができない。   In a control system, even if a given target value can be theoretically achieved, it may not be actually controlled. For example, in the above-mentioned EGR control, when the intake air amount requirement is raised in a situation where the valve has already been opened to the full, the valve opening degree that achieves the requirement will not exceed the mechanical limit of the actual valve. It will exceed the value, and it cannot be realized after all.

本発明は、制御入力の飽和等の理由により与えられた目標値を達成できない、または達成が難しい場合に、その悪影響を軽減ないし回避することを所期の目的とする。   An object of the present invention is to reduce or avoid an adverse effect when a given target value cannot be achieved or is difficult to achieve due to reasons such as saturation of a control input.

上述した課題を解決するべく、本発明に係る制御方法では、操作部を操作して複数の制御量をそれぞれの目標値に制御するに際し、全ての制御量を各目標値に制御することが不可能または困難である場合に、制御量と操作量との関係を規定する数学モデルに基づき、優先順位の高い制御量をその目標値に到達させるために必要となる操作量の補正値を算定し、算定した補正値を用いて操作部を操作することとした。つまり、比較邸優先順位の高い制御量を積極的に目標値に到達させることで、制御状態を良好に保つようにした。優先順位の高い制御量とは、他の制御量に与える影響が大きく、これを目標値に近づけない限り他の制御量も目標値に近づけ難いものをいう。逆に、優先順位の低い制御量とは、他の制御量に与える影響が小さい、または別の制御量によって代替し得るものをいう。上記例のEGR制御における吸入空気量は、過給機前圧や掃気圧の源泉であり、優先順位の高い制御量である。また、掃気圧は、ほぼ可変容量ターボのタービン出力の増減操作のみで制御できるので、優先順位の低い制御量である。   In order to solve the above-described problems, in the control method according to the present invention, it is not possible to control all the control amounts to the respective target values when operating the operation unit to control the plurality of control amounts to the respective target values. Based on a mathematical model that defines the relationship between the controlled variable and the manipulated variable when possible or difficult, calculate the manipulated variable correction value necessary to reach the target value for the controlled variable with the highest priority. Therefore, it was decided to operate the operation unit using the calculated correction value. In other words, the control state is kept good by positively reaching the target value with a control amount having a high priority for comparison. A control amount with a high priority means that the control amount has a great influence on other control amounts, and other control amounts are difficult to approach the target value unless they are brought close to the target value. Conversely, a control amount with a low priority is one that has a small influence on other control amounts or can be replaced by another control amount. The intake air amount in the EGR control in the above example is a source of the supercharger pre-pressure and scavenging air pressure, and is a control amount with high priority. Further, since the scavenging pressure can be controlled almost only by increasing / decreasing the turbine output of the variable capacity turbo, it is a low priority control amount.

2自由度制御系におけるフィードフォワードコントローラのパラメータを前記数学モデルに用いれば、優先順位の高い目標値を達成する操作量の逆算が容易である。フィードフォワードコントローラは、原理的にはプラントの逆システムであるからである。   If the parameters of the feedforward controller in the two-degree-of-freedom control system are used in the mathematical model, it is easy to reversely calculate the operation amount that achieves the target value having a high priority. This is because the feedforward controller is in principle a reverse system of the plant.

本発明によれば、制御入力の飽和等の理由により与えられた目標値を達成できないかまたは達成が難しい場合にも、その悪影響を軽減ないし回避できる。   According to the present invention, even when the target value given for reasons such as saturation of the control input cannot be achieved or is difficult to achieve, the adverse effect can be reduced or avoided.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に示すものは、本発明に係る制御方法の適用対象であるEGR制御装置である。この制御装置は、吸排気系3、4における複数の流量または流体圧に関するパラメータを計測する計測器11、12、13と、少なくともエンジン回転数に基づき複数のパラメータの目標値を設定する目標値設定部14と、複数のパラメータを目標値に向かわせるべく複数の操作部34、41、45に与える操作量を算定する操作量算定部15と、操作量の補正値を算定する補正部16と、算定した操作量及び補正値を用いて操作部34、41、45を操作する制御部17とを具備する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an EGR control apparatus to which a control method according to the present invention is applied. The control device includes measuring devices 11, 12, and 13 that measure a plurality of flow rate or fluid pressure parameters in the intake and exhaust systems 3 and 4, and a target value setting that sets a target value of the plurality of parameters based on at least the engine speed. Unit 14, an operation amount calculation unit 15 that calculates an operation amount given to the plurality of operation units 34, 41, and 45 so as to direct a plurality of parameters to a target value, a correction unit 16 that calculates a correction value of the operation amount, And a control unit 17 that operates the operation units 34, 41, and 45 using the calculated operation amount and correction value.

ハードウェア構成の概要を、図2に示す。本実施形態において、内燃機関2は2サイクルディーゼルエンジンである。内燃機関2の吸気系3には、掃気ブロアとしてスーパーチャージャ31、可変容量ターボシステムのコンプレッサ32を配設するとともに、その下流に掃気を冷却するインタークーラ33を設ける。そして、過給機より上流側に、吸入空気(新気)量を調節するDスロットルバルブ34を設けている。加えて、吸入空気量を検出する流量計11、過給機前圧を検出する圧力計12、掃気圧を検出する圧力計13を設置してある。   An outline of the hardware configuration is shown in FIG. In the present embodiment, the internal combustion engine 2 is a two-cycle diesel engine. The intake system 3 of the internal combustion engine 2 is provided with a supercharger 31 as a scavenging blower and a compressor 32 of a variable capacity turbo system, and an intercooler 33 for cooling the scavenging is provided downstream thereof. A D throttle valve 34 for adjusting the intake air (fresh air) amount is provided upstream of the supercharger. In addition, a flow meter 11 for detecting the intake air amount, a pressure gauge 12 for detecting the precharger pre-pressure, and a pressure gauge 13 for detecting the scavenging air pressure are installed.

他方、排気系4には、コンプレッサ32を駆動するVNT(Variable Nozzle Turnibe)41を配設し、VNT41に流入する排気ガス量を可変ベーン(図示せず)やウェイストゲートバルブ42を介して調節できるようにしている。加えて、内燃機関2の燃焼室より排出される排気ガスの一部を吸気系3に還流させる排気ガス再循環通路43を設けてある。排気ガス再循環通路43は、吸気系3におけるスロットルバルブ34と過給機31、32との中間部に接続する。排気ガス再循環通路43には、排気ガスを冷却するEGRクーラ44と、通過する排気ガス量を調節する外部EGRバルブ45とを設ける。   On the other hand, the exhaust system 4 is provided with a variable nozzle turn (VNT) 41 that drives the compressor 32, and the amount of exhaust gas flowing into the VNT 41 can be adjusted via a variable vane (not shown) and a waste gate valve 42. I am doing so. In addition, an exhaust gas recirculation passage 43 that recirculates part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine 2 to the intake system 3 is provided. The exhaust gas recirculation passage 43 is connected to an intermediate portion between the throttle valve 34 and the superchargers 31 and 32 in the intake system 3. The exhaust gas recirculation passage 43 is provided with an EGR cooler 44 for cooling the exhaust gas and an external EGR valve 45 for adjusting the amount of exhaust gas passing therethrough.

EGRには、排気ガス再循環通路43を介して吸気系3に排気ガスを還流する外部EGRと、燃焼室内に既燃ガスを残留させる内部EGRとがある。図示例の如き過給機付き2サイクルエンジンでは、吸入空気量及び過給機前圧を制御することで外部EGRを、掃気圧を制御することで内部EGRを、それぞれ制御し得る。故に、本実施形態では、EGR量(または、EGR率)を決定する複数のパラメータ、即ち吸入空気量、過給機前圧及び掃気圧の各々に目標値を設定し、これらパラメータを一括に目標値に向かわせるべく複数の操作部、即ちスロットルバルブ34、外部EGRバルブ45、VNT41の可変ベーン(または、ウェイストゲートバルブ42)を制御することにより、EGR量の制御を実現する。   The EGR includes an external EGR that recirculates the exhaust gas to the intake system 3 via the exhaust gas recirculation passage 43 and an internal EGR that causes the burned gas to remain in the combustion chamber. In the two-cycle engine with a supercharger as shown in the drawing, the external EGR can be controlled by controlling the intake air amount and the supercharger pre-pressure, and the internal EGR can be controlled by controlling the scavenging pressure. Therefore, in this embodiment, a target value is set for each of a plurality of parameters for determining the EGR amount (or EGR rate), that is, the intake air amount, the turbocharger pre-pressure and the scavenging pressure, and these parameters are collectively set as the target. The control of the EGR amount is realized by controlling a plurality of operation units, that is, the variable vanes (or the waste gate valve 42) of the VNT 41 so as to make the value go to the value.

スロットルバルブ34、外部EGRバルブ45、VNT41といった操作部は、それぞれ電子制御装置5により制御されてその開度をリニアに変化させる。バルブ34、45、42は、駆動信号のデューティ比を増減させることで開度を変える電気式のバルブや、あるいはバキュームコントロールバルブ等と組み合わされ弁体のリフト量を制御して開度を変える機械式のバルブ等を用いてなる。   The operation units such as the throttle valve 34, the external EGR valve 45, and the VNT 41 are controlled by the electronic control unit 5 to change the opening thereof linearly. Valves 34, 45, 42 are electrical valves that change the opening by increasing or decreasing the duty ratio of the drive signal, or a machine that changes the opening by controlling the lift amount of the valve body in combination with a vacuum control valve or the like. A valve of the formula is used.

電子制御装置5は、プロセッサ、RAM、ROMまたはフラッシュメモリ、A/D変換器やI/Oインタフェース等を包有するマイクロコンピュータである。電子制御装置5は、吸入空気量、過給機前圧及び掃気圧を検出する計測器11、12、13の他、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、冷却水温、吸気温、外部の気温、気圧等を検出する各種計測器(図示せず)と電気的に接続し、これら計測器から出力される信号を受け取って各パラメータを知得することができる。並びに、電子制御装置5は、スロットルバルブ34、外部EGRバルブ45、VNT41、ウェイストゲートバルブ42や燃料噴射ポンプ21等と電気的に接続しており、これらを駆動するための信号を入力することができる。   The electronic control unit 5 is a microcomputer including a processor, RAM, ROM or flash memory, an A / D converter, an I / O interface, and the like. In addition to the measuring devices 11, 12, 13 for detecting the intake air amount, the precharger pressure and the scavenging air pressure, the electronic control unit 5 is also used for engine speed, accelerator pedal depression amount, cooling water temperature, intake air temperature, and external air temperature. Each parameter can be obtained by electrically connecting to various measuring instruments (not shown) for detecting atmospheric pressure and the like, and receiving signals output from these measuring instruments. In addition, the electronic control unit 5 is electrically connected to the throttle valve 34, the external EGR valve 45, the VNT 41, the waste gate valve 42, the fuel injection pump 21, and the like, and can input signals for driving them. it can.

電子制御装置5で実行するべきプログラムは予めROMまたはフラッシュメモリに格納されており、その実行の際にRAMへ読み込まれ、プロセッサによって解読される。電子制御装置5は、プログラムに従い内燃機関2の制御を実行する。例えば、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、冷却水温等の諸条件に基づき要求される燃料噴射量(いわば、エンジン負荷)を決定し、その要求噴射量に対応する駆動信号を燃料噴射ポンプ21に入力して燃料噴射を制御する。その上で、電子制御装置5は、プログラムに従い制御装置の要素である目標値設定部14、操作量算定部15、補正部16、制御部17としての機能を発揮する。   A program to be executed by the electronic control unit 5 is stored in advance in a ROM or a flash memory, and is read into the RAM at the time of execution and is decoded by the processor. The electronic control unit 5 executes control of the internal combustion engine 2 according to a program. For example, a required fuel injection amount (in other words, an engine load) is determined based on various conditions such as the engine speed, the accelerator pedal depression amount, the cooling water temperature, and the like, and a drive signal corresponding to the required injection amount is sent to the fuel injection pump 21. To control the fuel injection. In addition, the electronic control device 5 exhibits functions as a target value setting unit 14, an operation amount calculation unit 15, a correction unit 16, and a control unit 17 that are elements of the control device according to a program.

EGR制御を実現するべく電子制御装置5が実行する処理の手順を、図3のフローチャートに示す。電子制御装置5は、各種計測器(図示せず)が出力する信号を受け取ってエンジン回転数、アクセル踏込量、冷却水温、吸気温、外部の気温及び気圧等を知得し(ステップS1)、要求噴射量を決定する(ステップS2)。   A procedure of processing executed by the electronic control unit 5 to realize EGR control is shown in the flowchart of FIG. The electronic control unit 5 receives signals output from various measuring instruments (not shown), and knows the engine speed, the accelerator depression amount, the cooling water temperature, the intake air temperature, the outside air temperature, the atmospheric pressure, and the like (step S1). A required injection amount is determined (step S2).

次いで、吸入空気量、過給機前圧及び掃気圧にそれぞれ目標値を設定する。本実施形態では、少なくともエンジン回転数及び要求噴射量に基づき、目標吸入空気量、目標過給機前圧、目標掃気圧を設定する。電子制御装置5のROMまたはフラッシュメモリには、エンジン回転数及び要求噴射量に対応して設定すべき各目標値を示すマップデータが予め格納されている。このマップに記述される各目標値は、エンジン回転数、要求噴射量等に応じた適切なEGR量を実現する値であって、ベンチ試験によって適合したものである。電子制御装置5は、エンジン回転数及び要求噴射量をキーとして上記のマップを検索し(ステップS3)、吸入空気量、過給機前圧及び掃気圧の目標値を得る。さらに、マップを参照して得た目標値を基本値とし、これを冷却水温、吸気温、外部の気温や気圧等に応じて補正して(ステップS4)最終的な目標値とする。   Next, target values are set for the intake air amount, the supercharger pre-pressure, and the scavenging pressure, respectively. In the present embodiment, the target intake air amount, the target supercharger pre-pressure, and the target scavenging pressure are set based on at least the engine speed and the required injection amount. In the ROM or flash memory of the electronic control unit 5, map data indicating each target value to be set corresponding to the engine speed and the required injection amount is stored in advance. Each target value described in this map is a value that realizes an appropriate EGR amount according to the engine speed, the required injection amount, etc., and is adapted by a bench test. The electronic control unit 5 searches the map using the engine speed and the required injection amount as keys (step S3), and obtains target values for the intake air amount, the supercharger pre-pressure, and the scavenging pressure. Further, a target value obtained by referring to the map is set as a basic value, which is corrected according to the cooling water temperature, the intake air temperature, the outside air temperature, the atmospheric pressure, and the like (step S4) to obtain a final target value.

そして、吸入空気量、過給機前圧及び掃気圧をそれぞれの目標値に向かわせるべく、スロットルバルブ34、外部EGRバルブ45及びVNT41を操作するフィードバック制御を行う。電子制御装置5は、計測器11、12、13が出力する信号を受け取って吸入空気量、過給機前圧、掃気圧を知得し(ステップS5)、上記パラメータの現在値と目標値との偏差から操作すべきスロットルバルブ34の開度、外部EGRバルブ45の開度、VNT41の可変ベーンの開度を算出して(ステップS6)、各々の操作量に対応する駆動信号をそれらバルブ34、45及びVNT41に入力し操作する(ステップS7)。   Then, feedback control is performed to operate the throttle valve 34, the external EGR valve 45, and the VNT 41 so that the intake air amount, the supercharger pre-pressure, and the scavenging air pressure are directed to the respective target values. The electronic control unit 5 receives signals output from the measuring instruments 11, 12, and 13 to obtain the intake air amount, the supercharger pre-pressure, and the scavenging pressure (step S5). The opening of the throttle valve 34 to be operated, the opening of the external EGR valve 45, and the opening of the variable vane of the VNT 41 are calculated from the deviation (step S6), and drive signals corresponding to the respective operation amounts are output to the valves 34. , 45 and VNT 41 for input (step S7).

但し、吸入空気量、過給機前圧及び掃気圧の全てを各目標値に制御することが不可能または困難である場合には(ステップS8)、優先順位の高い制御量をその目標値に到達させるために必要となる操作量の補正値を算定して(ステップS9)ステップS6で得た操作量を補正する。ステップS8では、例えば、ステップS6で算出した操作量が実際の操作部35、45、41に入力することのできる操作量の飽和値(閾値、拘束条件)を超えていないかどうかを判断し、超えていなければステップS7に、超えていればステップS9に遷移する。優先順位の最も高い制御量は吸入空気量であり、次に高いのは過給機前圧である。   However, when it is impossible or difficult to control all of the intake air amount, the turbocharger pre-pressure and the scavenging air pressure to each target value (step S8), the control amount having a higher priority is set to the target value. A correction value for the operation amount necessary for reaching is calculated (step S9), and the operation amount obtained in step S6 is corrected. In step S8, for example, it is determined whether or not the operation amount calculated in step S6 exceeds the saturation value (threshold value, constraint condition) of the operation amount that can be input to the actual operation units 35, 45, and 41. If not, the process proceeds to step S7, and if it exceeds, the process proceeds to step S9. The highest priority control amount is the intake air amount, and the next highest control amount is the turbocharger pre-pressure.

しかして、電子制御装置5は、図3に示している処理手順を反復的に実行し、EGR制御を継続する。   Therefore, the electronic control unit 5 repeatedly executes the processing procedure shown in FIG. 3 and continues the EGR control.

ステップS9での補正値の算定に関して詳述する。入力u、出力yの制御系の数学モデルは、状態方程式及び出力方程式(数1)の形で表現される。   The calculation of the correction value in step S9 will be described in detail. A mathematical model of the control system of the input u and the output y is expressed in the form of a state equation and an output equation (Equation 1).

Figure 2008248859
上記の数学モデルは、同定によって求める。同定実験は、様々な周波数成分を含む2値信号(M系列)からなるデューティ信号を入力して操作したときの出力を観測し、両者の関係から行列A、B、Cを得るものである。
Figure 2008248859
The above mathematical model is obtained by identification. In the identification experiment, an output when a duty signal composed of a binary signal (M series) including various frequency components is inputted and operated is observed, and matrices A, B, and C are obtained from the relationship between the two.

制御系は、例えば目標値フィードフォワード形の2自由度制御系とする。2自由度LQ制御系のブロック線図を、図4に示す。オブザーバは、入出力信号を参照して状態量の推定を行うもので、同定のモデル化誤差やプラントのパラメータ変動等を制御系の一部として推定し、これを制御的に相殺、吸収する。安定化項F0は、評価関数Jを最小化するフィードバックゲイン(数2)である。 The control system is, for example, a target value feedforward two-degree-of-freedom control system. A block diagram of the two-degree-of-freedom LQ control system is shown in FIG. The observer estimates state quantities with reference to input / output signals, and estimates identification modeling errors, plant parameter fluctuations, etc. as part of the control system, and offsets and absorbs these in a controlled manner. The stabilization term F 0 is a feedback gain (Equation 2) that minimizes the evaluation function J.

Figure 2008248859
Q、Rはそれぞれ重み、Pはリカッチ型代数方程式(数3)の解である。
Figure 2008248859
Q and R are weights, respectively, and P is a solution of the Riccati-type algebraic equation (Equation 3).

Figure 2008248859
追従遅れ項F1は(数4)、フィードバックゲインGは(数5)のようになる。
Figure 2008248859
The follow-up delay term F 1 is (Equation 4) and the feedback gain G is (Equation 5).

Figure 2008248859
Figure 2008248859

Figure 2008248859
Wは重みである。また、フィードフォワード項H0は、状態方程式をラプラス変換して得られる伝達関数(数6)の周波数が0であるときにゲインが1となるように設定するものであって、(数7)のようになる。
Figure 2008248859
W is a weight. The feedforward term H 0 is set so that the gain becomes 1 when the frequency of the transfer function (Equation 6) obtained by Laplace transform of the state equation is 0, (Equation 7) become that way.

Figure 2008248859
Figure 2008248859

Figure 2008248859
行列H0は、制御量と操作量との関係を規定する。外部EGRバルブ45の開度をu1、VNT41の可変ベーンの開度をu2、スロットルバルブ34の開度をu3とおき、過給機前圧をy1、掃気圧をy2、吸入空気量をy3とおくと、(数8)が成立する。
Figure 2008248859
The matrix H 0 defines the relationship between the control amount and the operation amount. The opening of the external EGR valve 45 is u 1 , the opening of the variable vane of the VNT 41 is u 2 , the opening of the throttle valve 34 is u 3 , the supercharger pre-pressure is y 1 , the scavenging air pressure is y 2 , and suction If the amount of air is y 3 , (Equation 8) is established.

Figure 2008248859
上式(数8)より、所要の目標値を達成する操作量の補正値の算定が可能である。例えば、スロットルバルブ34をこれ以上開くことが難しく、ステップS6で算定した操作量をそのまま入力できないことから目標を達成できない場合、最も優先順位の高い吸入空気量の不足分または超過分ΔGaから、
外部EGRバルブ45の開度の補正値Δu1=ΔGa×H13
過給機前圧の補正値Δy1=Δu1/H11
・・・・・・
というように、吸入空気量の目標値を達成するために必要なスロットルバルブ34以外の操作量の補正値、並びに吸入空気量以外の制御量の補正値を順次算出することができる。さらに、可能であれば、次に優先順位の高い過給機前圧を達成するために必要な補正値を算出しても構わない。
Figure 2008248859
From the above equation (Equation 8), it is possible to calculate the correction value of the manipulated variable that achieves the required target value. For example, when it is difficult to open the throttle valve 34 any more and the target cannot be achieved because the operation amount calculated in step S6 cannot be input as it is, from the shortage or excess ΔGa of the intake air amount with the highest priority,
Correction value Δu 1 = ΔGa × H 13 for the opening degree of the external EGR valve 45,
Correction value Δy 1 = Δu 1 / H 11 for supercharger pre-pressure,
・ ・ ・ ・ ・ ・
As described above, the correction value for the operation amount other than the throttle valve 34 and the correction value for the control amount other than the intake air amount necessary to achieve the target value of the intake air amount can be sequentially calculated. Further, if possible, a correction value necessary to achieve the next highest priority turbocharger pressure may be calculated.

本実施形態によれば、全ての制御量を各目標値に制御することが不可能または困難である場合に、制御量と操作量との関係を規定する数学モデル、特に2自由度制御系におけるフィードフォワードコントローラのパラメータH0に基づいて、優先順位の高い制御量をその目標値に到達させるために必要となる操作量の補正値を算定し、算定した補正値を用いて操作部35、41、45を操作することとしたため、比較邸優先順位の高い制御量を積極的に目標値に到達させて制御状態を良好に維持できる。エンジン回転数、噴射量等から操作量の補正値を決定するマップを参照する方式の場合、マップの作成(指標となる軸を何にするか等)の検討、マップの適合及び適合値の検証に多く工数を要するが、上述した方法であればマップの作成、適合の工数が不要である。 According to the present embodiment, when it is impossible or difficult to control all control amounts to each target value, a mathematical model that defines the relationship between the control amount and the manipulated variable, particularly in a two-degree-of-freedom control system. Based on the parameter H 0 of the feedforward controller, a correction value for the operation amount necessary for the control amount having a high priority to reach the target value is calculated, and the operation units 35 and 41 are calculated using the calculated correction value. , 45 can be operated, the control amount having a high priority for the comparison house can be positively reached the target value, and the control state can be maintained well. In the case of a method that refers to a map that determines the correction value of the manipulated variable from the engine speed, the injection amount, etc., consider the creation of the map (what is the index axis, etc.), the conformance of the map, and the verification of the conformance However, the above-described method eliminates the need for map creation and adaptation.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、吸気系3に過給機31、32をバイパスする通路が存在している場合には、その通路上に設けられたバルブをも操作対象とすることがある。このとき、当該バイパス通路のガス流量等を出力に含め、当該バイパス通路上のバルブに対する操作を入力に含めた、4入力4出力の制御系となる。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, when a passage that bypasses the superchargers 31 and 32 exists in the intake system 3, a valve provided on the passage may be an operation target. At this time, a 4-input 4-output control system including the gas flow rate of the bypass passage in the output and the operation of the valve on the bypass passage in the input is provided.

また、本発明の適用対象となる内燃機関2はディーゼルエンジンには限られず、さらには2サイクルエンジンにも限られない。   The internal combustion engine 2 to which the present invention is applied is not limited to a diesel engine, and is not limited to a two-cycle engine.

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, the specific configuration of each unit, the processing procedure, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明の構成説明図。The structure explanatory view of the present invention. 本発明の一実施形態におけるプラントを示す概略図。Schematic which shows the plant in one Embodiment of this invention. 制御の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of control. 2自由度制御系のブロック線図。The block diagram of a 2-degree-of-freedom control system.

符号の説明Explanation of symbols

11、12、13…計測器
14…目標値設定部
15…操作量算定部
16…補正部
17…制御部
2…内燃機関
3、4…吸排気系
34、41、45…操作部(Dスロットルバルブ、外部EGRバルブ、VNT)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12, 13 ... Measuring instrument 14 ... Target value setting part 15 ... Operation amount calculation part 16 ... Correction | amendment part 17 ... Control part 2 ... Internal combustion engine 3, 4 ... Intake / exhaust system 34, 41, 45 ... Operation part (D throttle) Valve, external EGR valve, VNT)

Claims (4)

操作部を操作して複数の制御量をそれぞれの目標値に制御するものにおいて、
全ての制御量を各目標値に制御することが不可能または困難である場合に、制御量と操作量との関係を規定する数学モデルに基づき、優先順位の高い制御量をその目標値に到達させるために必要となる操作量の補正値を算定し、
算定した補正値を用いて操作部を操作することを特徴とする制御方法。
In operating the operation unit to control multiple control amounts to their target values,
When it is impossible or difficult to control all the controlled variables to each target value, the controlled variable with the highest priority reaches the target value based on the mathematical model that defines the relationship between the controlled variable and the manipulated variable. Calculate the correction value of the operation amount required to
A control method comprising operating an operation unit using a calculated correction value.
2自由度制御系におけるフィードフォワードコントローラのパラメータを前記数学モデルに用いる請求項1記載の制御方法。 The control method according to claim 1, wherein a parameter of a feedforward controller in a two-degree-of-freedom control system is used for the mathematical model. 過給機を備えた2サイクル内燃機関に対して適用され、
前記複数の制御量として吸入空気量若しくは空気圧、過給機前圧、並びに掃気圧が存在し、これら全ての制御量を各目標値に制御することが不可能または困難である場合に、吸入空気量若しくは空気圧をその目標値に到達させるために必要となる操作量の補正値を算定する請求項1または2記載の制御方法。
Applied to a two-cycle internal combustion engine with a supercharger,
When the intake air amount or air pressure, the supercharger pre-pressure, and the scavenging air pressure exist as the plurality of control amounts, and it is impossible or difficult to control all these control amounts to each target value, the intake air The control method according to claim 1 or 2, wherein a correction value of an operation amount required to make the amount or air pressure reach the target value is calculated.
請求項1、2または3記載の制御方法を実施するために用いられるものであって、
全ての制御量を各目標値に制御することが不可能または困難である場合に、制御量と操作量との関係を規定する数学モデルに基づき、優先順位の高い制御量をその目標値に到達させるために必要となる操作量の補正値を算定する補正部と、
算定した補正値を用いて操作部を操作する制御部と
を具備する制御装置。
It is used for carrying out the control method according to claim 1, 2, or 3,
When it is impossible or difficult to control all the controlled variables to each target value, the controlled variable with the highest priority reaches the target value based on the mathematical model that defines the relationship between the controlled variable and the manipulated variable. A correction unit that calculates a correction value of the operation amount required to
And a control unit that operates the operation unit using the calculated correction value.
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