JP2009281339A - Control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンの制御装置に関し、より特定的には、エンジンの目標トルクが算出され、この目標トルクに基づいてエンジンの出力を調整する調整機構を制御する技術に関する。 The present invention relates to an engine control device, and more specifically, to a technique for controlling an adjustment mechanism that calculates a target torque of an engine and adjusts an output of the engine based on the target torque.
従来より、エンジンにおいては、吸入される空気量(気筒に充填される空気量)、点火時期などを調整することにより、出力が調整される。たとえば、スロットルバルブ、スワールコントロールバルブ、点火プラグ、インテークバルブ、エキゾーストバルブ、吸気管の長さを変更するACIS(Acoustic Control Induction System)など(以下、これらの機構を調整機構とも称する)により、エンジンの出力が調整される。このとき、調整機構は、運転者に操作されるアクセルペダルの開度(以下、アクセル開度とも称する)に応じてエンジンの目標トルクが算出されると、この目標トルクを実現するように作動量が制御される。 Conventionally, in an engine, the output is adjusted by adjusting the amount of air taken in (the amount of air charged in a cylinder), the ignition timing, and the like. For example, the throttle valve, swirl control valve, spark plug, intake valve, exhaust valve, ACIS (Acoustic Control Induction System) that changes the length of the intake pipe (hereinafter these mechanisms are also referred to as adjustment mechanisms), etc. The output is adjusted. At this time, when the target torque of the engine is calculated according to the opening degree of the accelerator pedal (hereinafter also referred to as the accelerator opening degree) operated by the driver, the adjustment mechanism operates so as to realize the target torque. Is controlled.
たとえば特開2002−309993号公報(特許文献1)には、アクセル開度に基づいて要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、算出された要求トルクに基づいて、エンジンに供給する要求空気量を算出する要求空気量算出手段と、要求空気量を達成するために必要な要求空気圧を算出する要求空気圧算出手段とを備え、要求空気量と要求空気量とから、要求空気量を達成するための制御対象であるスロットルバルブ開度を算出する内燃機関の制御装置が開示される。
ここで、エンジンに吸入される空気量および点火時期などの制御は、エンジンの開発段階において、基準性能調査とも称される、特定数のエンジンを対象として行なわれる試験によって取得された特性データまたは関係式(以下、基準性能とも称する)に基づいて実行されるのが一般的である。 Here, control of the amount of air taken into the engine, ignition timing, etc., is characteristic data or relations acquired by a test conducted on a specific number of engines, also referred to as a reference performance survey, at the engine development stage. It is generally performed based on an expression (hereinafter also referred to as a reference performance).
具体的には、エンジンを制御するECU(Electronic Control Unit)は、各種センサから調整機構の作動量およびエンジンの運転状態を表わす信号が入力されると、ROMに記憶されている基準性能を参照して、これらの入力信号から現在のエンジンの出力トルクを推定する。そして、推定トルクが、車両の運転状態に応じてエンジンに要求されるトルク(要求トルク)となるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミングなどを制御する。 Specifically, an ECU (Electronic Control Unit) that controls the engine refers to the reference performance stored in the ROM when signals indicating the operation amount of the adjustment mechanism and the operating state of the engine are input from various sensors. Thus, the current engine output torque is estimated from these input signals. The throttle opening, ignition timing, fuel injection timing, fuel injection amount, intake / exhaust valve opening / closing timing, etc. are set so that the estimated torque becomes the torque required for the engine (requested torque) according to the driving state of the vehicle. To control.
しかしながら、この基準性能は、量産の製造工程において調整機構およびセンサ類の寸法精度および組付け精度に基づく公差が生じることによって、エンジン間でばらつきが発生する可能性がある。また、調整機構およびセンサ類の経時的な劣化や故障などに起因して、エンジン出力が基準性能から大きくずれてしまうおそれがある。そのため、これらの場合には、もはや基準性能に基づいては現在の出力トルクを正確に推定することができなくなる。その結果、出力トルクのきめ細かい調整を行なうことができず、制御安定性を確保できなくなるという問題が生じる。 However, this reference performance may vary between engines due to tolerances based on the dimensional accuracy and assembly accuracy of the adjustment mechanism and sensors in the mass production process. Further, the engine output may deviate greatly from the standard performance due to deterioration or failure of the adjusting mechanism and sensors over time. Therefore, in these cases, the current output torque can no longer be accurately estimated based on the reference performance. As a result, there is a problem that fine adjustment of the output torque cannot be performed and control stability cannot be ensured.
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンの出力トルクの推定精度を高めることのできるエンジンの制御装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an engine control device capable of improving the estimation accuracy of the output torque of the engine.
この発明のある局面に従うエンジンの制御装置は、エンジンの出力を調整する調整機構と、車両の運転状態に基づいて、エンジンに対する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、エンジンの現在の出力トルクを推定するトルク推定部と、推定された現在の出力トルクと要求トルクとの偏差に基づいて、エンジンの目標トルクを設定するとともに、目標トルクに基づいて、調整機構の作動量を制御するトルク制御部とを備える。トルク推定部は、各々が、エンジンの運転状態または調整機構の作動量を示す複数の物理量を検知する複数のセンサと、複数のセンサによって検知された複数の物理量の各々について、物理量とエンジンの運転状態を表わす第1の制御パラメータとの関係を基準性能として予め有し、物理量ごとに基準性能を参照して第1の制御パラメータを推定する複数の推定手段と、複数の推定手段によってそれぞれ推定された複数の第1の制御パラメータに基づいて、物理量の誤りを検出する誤り検出手段と、誤り検出手段によって誤りが検出された物理量に含まれる誤差を残余の物理量に基づいて推定するとともに、推定した誤差を用いて該物理量を補正する補正手段と、残余の物理量および補正手段によって補正された物理量に基づいて、現在の出力トルクを推定するトルク推定手段とを含む。 An engine control device according to an aspect of the present invention includes an adjustment mechanism that adjusts an output of an engine, a required torque calculation unit that calculates a required torque for the engine based on a driving state of the vehicle, and a current output torque of the engine. A torque estimation unit that estimates, and a torque control unit that sets the target torque of the engine based on the deviation between the estimated current output torque and the required torque, and controls the operation amount of the adjustment mechanism based on the target torque With. The torque estimation unit includes a plurality of sensors that detect a plurality of physical quantities each indicating an operating state of the engine or an operation amount of the adjustment mechanism, and a plurality of physical quantities detected by the plurality of sensors, and a physical quantity and an engine operation A relationship between the first control parameter representing the state and the first performance parameter is estimated in advance by a plurality of estimation units that estimate the first control parameter with reference to the reference performance for each physical quantity. Based on the plurality of first control parameters, an error detection means for detecting an error in the physical quantity, and an error included in the physical quantity in which the error is detected by the error detection means is estimated based on the remaining physical quantity, and is estimated. Based on the correction means for correcting the physical quantity using the error, the remaining physical quantity and the physical quantity corrected by the correction means, And a torque estimating means for estimating the torque.
好ましくは、誤り検出手段は、複数の第1の制御パラメータの整合性を判定し、不整合と判定された第1の制御パラメータの推定に用いた物理量を誤りと診断する。 Preferably, the error detection unit determines consistency of the plurality of first control parameters, and diagnoses a physical quantity used for estimating the first control parameter determined to be inconsistent as an error.
好ましくは、補正手段は、基準性能に対してエンジンの公差を考慮した許容範囲を予め設定しておくとともに、誤りが検出された物理量の誤差を許容範囲に収まるように制限する。 Preferably, the correction means sets an allowable range in consideration of engine tolerance with respect to the reference performance in advance, and limits an error of a physical quantity in which an error is detected to fall within the allowable range.
好ましくは、トルク推定手段は、残余の物理量および補正手段によって補正された物理量に基づいて第1の制御パラメータを算出し、算出された第1の制御パラメータに基づいて現在の出力トルクを推定する。 Preferably, the torque estimation means calculates a first control parameter based on the remaining physical quantity and the physical quantity corrected by the correction means, and estimates the current output torque based on the calculated first control parameter.
好ましくは、調整機構は、作動量に応じてエンジンに吸入される空気量を調整する。第1の制御パラメータは、吸気管圧力である。 Preferably, the adjustment mechanism adjusts the amount of air taken into the engine according to the operation amount. The first control parameter is the intake pipe pressure.
好ましくは、調整機構は、作動量に応じてエンジンの出力トルクを調整する。第1の制御パラメータは、トルクである。 Preferably, the adjustment mechanism adjusts the output torque of the engine according to the operation amount. The first control parameter is torque.
この発明によれば、エンジンの出力トルクの推定精度を高めることができる。この結果、エンジンの実際の出力を目標トルクに精度良く一致させることができる。 According to this invention, the estimation accuracy of the output torque of the engine can be increased. As a result, the actual output of the engine can be matched with the target torque with high accuracy.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
図1は、この発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したエンジンの概略構成図である。本実施の形態に係る制御装置は、たとえば図1に示すECU(Electronic Control Unit)200が、ROM(Read Only Memory)に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine equipped with a control device according to an embodiment of the present invention. The control device according to the present embodiment is realized, for example, when an ECU (Electronic Control Unit) 200 shown in FIG. 1 executes a program stored in a ROM (Read Only Memory).
図1を参照して、エンジン100の吸気管101の最上流部には、エアクリーナ102が設けられ、エアクリーナ102の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ304が設けられている。エアフローメータ304の下流側には、スロットルバルブ104が設けられている。エンジン100に吸入される空気量は、スロットルバルブ104により調整される。スロットルバルブ104は、モータ105により駆動される電機制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ104の開度(スロットル開度)は、スロットル開度センサ306により検出される。
Referring to FIG. 1, an
さらにスロットルバルブ104の下流側には、サージタンク107が設けられる。サージタンク107には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ308が設けられている。サージタンク107は、各気筒に空気を導入する吸気マニホールド109が連結される。
Further, a
空気は、シリンダ106(燃焼室)において燃料と混合される。シリンダ106には、インジェクタ108から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ108の噴射孔は、シリンダ106内に設けられている。燃料は、シリンダ106の吸気側(空気が導入される側)から噴射される。
Air is mixed with fuel in the cylinder 106 (combustion chamber). Fuel is directly injected into the
燃料は、吸気工程において噴射される。燃料が噴射される時期は、吸気工程に限られない。また、本実施の形態においては、エンジン100を、インジェクタ108の噴射孔がシリンダ106内に設けられた直噴エンジンとして説明するが、直噴用のインジェクタ108に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。あるいは、直噴用のインジェクタ108に代えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。
The fuel is injected in the intake process. The time when fuel is injected is not limited to the intake process. In the present embodiment,
シリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ110が取り付けられ、シリンダ106内の混合気は、点火プラグ110により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒112により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン114が押し上げられ、クランクシャフト116が回転する。クランク角センサ302は、シリンダブロック等に取り付けられ、クランクシャフト116の回転数(エンジン回転数)およびクランクシャフト116の回転角度を検出する。
A
シリンダ106の頭頂部には、吸気バルブ118および排気バルブ120が設けられる。シリンダ106に導入される空気の量および時期は吸気バルブ118により制御され、シリンダ106から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ120により制御される。吸気バルブ118はカム122により駆動され、排気バルブ120はカム124により駆動される。
An
シリンダ106に充填される空気量、すなわちエンジン100の出力トルクは、カム122およびカム124にも設けられた可変バルブタイミング(VVT:Variable Valve Timing)機構により、吸気バルブ118および排気バルブ120の開閉タイミングを変更することにより調整される。吸気バルブ118および排気バルブ120の開閉タイミングは、スロットル開度に応じて制御される。
The amount of air charged in the
たとえばスロットル開度に応じて、すなわち負荷に応じて吸気バルブ118と排気バルブ120とのオーバーラップ量を調整したり、吸気バルブ118の閉じタイミングを調整したりすることにより、気筒内に充填される空気量や内部EGR(Engine Gas Recirculation)量などが調整され、エンジン100の出力トルクがきめ細かく制御される。
For example, the cylinder is filled by adjusting the overlap amount between the
ECU200は、エンジン100が所望の運転状態となるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミングなどを制御する。ECU200には、エアフローメータ304から吸入空気量Qを表わす信号が入力され、スロットル開度センサ306からスロットル開度TAを表わす信号が入力され、吸気管圧力センサ308から吸気管圧力Pmを表わす信号が入力され、クランク角センサ302からエンジン回転数NEを表わす信号が入力される。
The
また、エンジン100には、エンジン100の周囲の大気の圧力、または吸気管101に吸入される空気の圧力を検出する大気圧センサ310が設けられており、ECU200には、大気圧センサ310から大気圧Paを表わす信号が入力される。さらに、図示は省略するが、ECU200には、アクセル開度センサから運転者により操作されたアクセルペダルの開度(アクセル開度)ACCを表わす信号が入力される。
Further, the
これらのセンサから入力された信号は、A/D(Analog to Digital)変換器などからなる入力処理回路を介して、エンジン100全体を制御するCPU(Central Processing Unit)に入力される。CPUは、これらのセンサからの入力信号に基づいて、ROM(図示せず)に記憶される所定のプログラムを実行し、点火プラグ110、スロットルバルブ104およびインジェクタ108などに制御信号を出力する。
Signals input from these sensors are input to a CPU (Central Processing Unit) that controls the
このように、点火プラグ110、スロットルバルブ104、インジェクタ108などによって、吸入空気量(気筒内に充填される空気量)および点火時期などを制御することによって、エンジン100の出力(たとえば出力トルク)が調整される。すなわち、点火プラグ110、スロットルバルブ104、インジェクタ108などは、エンジン100の出力を調整するための「調整機構」を構成する。
In this way, the output (for example, output torque) of the
このとき、吸入空気量および点火時期などの制御は、エンジンの開発段階において、基準性能調査とも称される、特定数のエンジンを対象として行なわれる試験によって取得された特性データまたは関係式(基準性能)に基づいて実行される。 At this time, control such as the intake air amount and ignition timing is performed in the engine development stage by characteristic data or a relational expression (reference performance obtained by a test conducted on a specific number of engines, also referred to as a reference performance survey. ) Is executed based on.
具体的には、ECU200は、図1に示す各種センサから調整機構の作動量およびエンジン100の運転状態を表わす信号が入力されると、ROMに記憶されている基準性能を参照して、これらの入力信号から現在のエンジン100の出力トルクを推定する。そして、推定トルクが、車両の運転状態に応じてエンジン100に要求されるトルク(要求トルク)となるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミングなどを制御する。
Specifically, when the signals representing the operation amount of the adjusting mechanism and the operating state of the
しかしながら、この基準性能は、量産の製造工程において調整機構およびセンサ類の寸法精度および組付け精度に基づく公差が生じることによって、エンジン間でばらつきが発生する可能性がある。また、調整機構およびセンサ類の経時的な劣化や故障などに起因して、エンジン出力が基準性能から大きくずれてしまうおそれがある。そのため、これらの場合には、もはや基準性能に基づいて現在の出力トルクを正確に推定することができなくなる。その結果、出力トルクのきめ細かい調整を行なうことができず、制御安定性を確保できなくなるという問題が生じる。 However, this reference performance may vary between engines due to tolerances based on the dimensional accuracy and assembly accuracy of the adjustment mechanism and sensors in the mass production process. Further, the engine output may deviate greatly from the standard performance due to deterioration or failure of the adjusting mechanism and sensors over time. Therefore, in these cases, it is no longer possible to accurately estimate the current output torque based on the reference performance. As a result, there is a problem that fine adjustment of the output torque cannot be performed and control stability cannot be ensured.
そこで、本実施の形態においては、ECU200は、エンジンの公差および経時劣化などを考慮してエンジン100の現在の出力トルクを推定する。そして、ECU200は、推定トルクと要求トルクとの偏差に基づいて、エンジン100の最終的な目標トルクを算出すると、この目標トルクを実現するように各調整機構の作動量の目標値(目標スロットル開度)を算出する。
Therefore, in the present embodiment,
以下に、本実施の形態に従うECU200における制御構造について詳細に説明する。
図2は、この発明の実施の形態に従うECU200における制御構造を示すブロック図である。図2に示す各機能ブロックは、代表的にECU200が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。
Hereinafter, a control structure in
FIG. 2 is a block diagram showing a control structure in
図2を参照して、ECU200は、第1状態量推定部10と、第2状態量推定部20と、第3状態量推定部30と、誤り検出部40と、推定値補正部50と、トルク変換部60と、目標トルク算出部70と、目標スロットル開度算出部80とを備える。
Referring to FIG. 2,
状態量推定部10,20,30は、別々のセンサによって検知された互いに異なる物理量に基づいて、共通の制御パラメータを推定する。制御パラメータとは、エンジン100の運転状態を表わすパラメータであって、目標トルクを実現するために制御されるパラメータである。本実施の形態では、一例として、吸気管圧力Pmを推定するが、トルクを推定してもよい。また、以下では、制御パラメータの推定に用いられる物理量を、単に、推定要素とも称する。
The state
具体的には、第1状態量推定部10は、クランク角センサ302からのエンジン回転数NEおよびエアフローメータ304からの吸入空気量Qに基づいて、吸気管圧力Pmを推定する。第1状態量推定部10は、推定した吸気管圧力(以下、第1推定吸気管圧力とも称する)Pm(1)を誤り検出部40へ出力する。
Specifically, the first state
第2状態量推定部20は、クランク角センサ302からのエンジン回転数NEおよびスロットル開度センサ306からのスロットル開度TAに基づいて、吸気管圧力Pmを推定する。第2状態量推定部20は、推定した吸気管圧力(以下、第2推定吸気管圧力とも称する)Pm(2)を誤り検出部40へ出力する。
The second state
第3状態量推定部30は、クランク角センサ302からのエンジン回転数NEおよび大気圧センサ310からの大気圧Paに基づいて、吸気管圧力Pmを推定する。第3状態量推定部30は、推定した吸気管圧力(以下、第3推定吸気管圧力とも称する)Pm(3)を誤り検出部40へ出力する。
The third state
ここで、各物理量から吸気管圧力Pmの推定は、上述したエンジンの基準性能調査によって取得された特性データまたは関係式(基準性能)に基づいて行なわれる。図3には、基準性能の一例として、各物理量と吸気管圧力Pmとの相関関係が示される。 Here, the estimation of the intake pipe pressure Pm from each physical quantity is performed based on the characteristic data or the relational expression (reference performance) acquired by the above-described reference performance investigation of the engine. FIG. 3 shows a correlation between each physical quantity and the intake pipe pressure Pm as an example of the reference performance.
詳細には、図3(1)は、吸入空気量Qと吸気管圧力Pmとの相関関係を示し、図3(2)は、スロットル開度TAと吸気管圧力Pmとの相関関係を示し、図3(3)は、大気圧Paと吸気管圧力Pmとの相関関係を示す。いずれの相関関係とも、図中に実線で示されている。 Specifically, FIG. 3 (1) shows the correlation between the intake air amount Q and the intake pipe pressure Pm, and FIG. 3 (2) shows the correlation between the throttle opening degree TA and the intake pipe pressure Pm. FIG. 3 (3) shows the correlation between the atmospheric pressure Pa and the intake pipe pressure Pm. Both correlations are indicated by solid lines in the figure.
なお、基準性能は、エンジンの運転領域ごとに取得される。一例として、図3(1)〜(3)に示す相関関係は、エンジン回転数NEを段階的(800rpm,1600rpm,2400rpm,3200rpmなど)に変化させながらエンジンを運転させた状況において、各段階での物理量Q,TA,Paと吸気管圧力Pmとを実測することにより、あるいは、所定の吸気管モデルに各段階での物理量を代入して算出することにより得られたものである。 The reference performance is acquired for each engine operating region. As an example, the correlation shown in FIGS. 3 (1) to 3 (3) is such that the engine speed is changed in stages (800 rpm, 1600 rpm, 2400 rpm, 3200 rpm, etc.) and the engine is operated at each stage. Are obtained by actually measuring the physical quantities Q, TA, Pa and the intake pipe pressure Pm, or by substituting the physical quantities at each stage into a predetermined intake pipe model.
また、図3(1)〜(3)の各々においては、実線で示す基準性能を挟んで上限性能および下限性能がそれぞれ一点鎖線および破線で示されている。この上限性能および下限性能は、調整機構およびセンサ類の公差に起因して吸気管圧力Pmに発生し得るばらつきについて、エンジンの出力性能上許容される範囲を示すものである。 Further, in each of FIGS. 3 (1) to 3 (3), the upper limit performance and the lower limit performance are indicated by a one-dot chain line and a broken line, respectively, with reference performance indicated by a solid line interposed therebetween. The upper limit performance and the lower limit performance indicate the allowable range in the output performance of the engine with respect to variations that may occur in the intake pipe pressure Pm due to tolerances of the adjusting mechanism and sensors.
第1状態量推定部10は、図3(1)の相関関係を予めマップとして所有しており、クランク角センサ302からエンジン回転数NEを受け、エアフローメータ304から吸入空気量Qを受けると、当該マップを参照して入力されたエンジン回転数NEおよび吸入空気量Qに対応する吸気管圧力Pmを抽出する。そして、その抽出した吸気管圧力Pmを第1推定吸気管圧力Pm(1)として、誤り検出部40へ出力する。
The first state
第2状態量推定部20は、図3(2)の相関関係を予めマップとして所有しており、クランク角センサ302からエンジン回転数NEを受け、スロットル開度センサ306からスロットル開度TAを受けると、当該マップを参照して入力されたエンジン回転数NEおよびスロットル開度TAに対応する吸気管圧力Pmを抽出する。そして、その抽出した吸気管圧力Pmを第2推定吸気管圧力Pm(2)として、誤り検出部40へ出力する。
The second state
第3状態量推定部30は、図3(3)の相関関係を予めマップとして所有しており、クランク角センサ302からエンジン回転数NEを受け、大気圧センサ310から大気圧Paを受けると、当該マップを参照して入力されたエンジン回転数NEおよび大気圧Paに対応する吸気管圧力Pmを抽出する。そして、その抽出した吸気管圧力Pmを第3推定吸気管圧力Pm(3)として、誤り検出部40へ出力する。
The third state
再び図2を参照して、誤り検出部40は、状態量推定部10,20,30から推定吸気管圧力Pm(1),Pm(2),Pm(3)をそれぞれ受け、吸気管圧力センサ308から吸気管圧力Pmを受ける。誤り検出部40は、推定吸気管圧力Pm(1),Pm(2),Pm(3)と吸気管圧力Pmとの偏差に基づいて、物理量の誤りを検出する。
Referring to FIG. 2 again,
具体的には、誤り検出部40は、最初に、第1推定吸気管圧力Pm(1)と吸気管圧力Pmとの偏差ΔPm1(=|Pm(1)−Pm|)、第2推定吸気管圧力Pm(2)と吸気管圧力Pmとの偏差ΔPm2(=|Pm(2)−Pm|)、第3推定吸気管圧力Pm(3)と吸気管圧力Pmとの偏差ΔPm3(=|Pm(3)−Pm|)をそれぞれ算出する。そして、誤り検出部40は、算出した偏差ΔPm1,ΔPm2,ΔPm3の各々について、偏差が吸気管圧力Pmに発生し得るばらつきの許容範囲(図3)に含まれているか否かを判定する。
Specifically, the
たとえば第1推定吸気管圧力Pm(1)と吸気管圧力Pmとの偏差ΔPm1について、誤り検出部40は、図3(1)の相関関係に基づいて、吸気管圧力センサ308からの吸気管圧力Pmを基準性能としたときの吸気管圧力Pmのばらつきの許容範囲を算出する。そして、その算出した許容範囲に第1推定吸気管圧力Pm(1)が含まれるか否かを判定する。このとき、第1推定吸気管圧力Pm(1)が当該許容範囲に含まれていない場合には、誤り検出部40は、第1推定吸気管圧力Pm(1)の推定に用いた物理量である吸入空気量Qが異常であると判断する。
For example, with respect to the deviation ΔPm1 between the first estimated intake pipe pressure Pm (1) and the intake pipe pressure Pm, the
ここで、物理量が異常である要因としては、当該物理量を検知するセンサの故障、あるいは当該物理量を制御するための調整機構の故障などが予想され、いずれの場合であっても制御パラメータの推定精度を確保することが困難となる。そのため、本実施の形態では、異常と判断された物理量を推定要素から排除するものとする。 Here, the reason why the physical quantity is abnormal may be a failure of a sensor that detects the physical quantity or a malfunction of an adjustment mechanism that controls the physical quantity. In any case, the estimation accuracy of the control parameter It becomes difficult to ensure. For this reason, in the present embodiment, the physical quantity determined to be abnormal is excluded from the estimation elements.
これに対して、偏差ΔPm1,ΔPm2,ΔPm3の各々が吸気管圧力Pmのばらつきの許容範囲に含まれている場合には、誤り検出部40は、各物理量(吸入空気量Q,スロットル開度TA,大気圧Pa)が正常であると判断する。この場合、誤り検出部40はさらに、物理量の推定要素としての確度を高めるために、物理量の誤り(エラー)を検出する。この物理量の誤りとは、物理量が正常である(許容範囲内である)と認められるものの、公差や経時劣化などに起因して真の物理量に対して誤差を有していることをいう。
On the other hand, when each of the deviations ΔPm1, ΔPm2, and ΔPm3 is included in the allowable range of variation in the intake pipe pressure Pm, the
具体的には、誤り検出部40は、推定吸気管圧力Pm(1),Pm(2),Pm(3)の間の整合性を判定し、不整合と判定された推定吸気管圧力の導出に用いられた物理量をエラーであると判断する。なお、以下では、エラーと判断された物理量を、単に、エラー要素とも称する。たとえば、誤り検出部40は、偏差ΔPm1,ΔPm2,ΔPm3のうち最も大きい偏差に対応する推定吸気管圧力を特定し、その特定した推定吸気管圧力を不整合と判定する。そして、当該推定吸気管圧力の導出に用いた物理量をエラーであると判断する。誤り検出部40は、エラーと判断された物理量(エラー要素)を表わす信号Errを推定値補正部50へ出力する。
Specifically, the
推定値補正部50は、誤り検出部40からの入力信号Errに基づいて、エラー要素が有する誤差(エラー量)を推定し、推定したエラー量を用いてエラー要素の補正を行なう。推定値補正部50は、その補正されたエラー要素を用いて、再度、吸気管圧力Pmの推定を行なう。推定された吸気管圧力Pm(E)はトルク変換部60へ出力される。
The estimated
具体的には、推定値補正部50は、エラー要素を除く残余の推定要素を用いて吸気管圧力Pmを推定すると、エラー要素の基準性能(図3の相関関係)を参照して、推定した吸気管圧力Pmに対応する物理量を抽出し、その抽出した物理量を真の物理量と推定する。このとき、推定値補正部50は、推定した真の物理量と現在の物理量との偏差をエラー量と推定する。
Specifically, when the estimated
たとえば、誤り検出部40において吸入空気量Q,スロットル開度TA,大気圧Paのうち吸入空気量Qがエラー要素であると判断された場合には、推定値補正部50は、スロットル開度TAおよび大気圧Paを用いて吸気管圧力Pmを推定する。この推定は、たとえば、予め構築された吸気管モデルを用いて吸気管圧力を演算することにより行なわれる。そして、推定値補正部50は、図3(1)の相関関係(図中の実線)を参照して、吸気管圧力Pmに対応する吸入空気量Qを真の吸入空気量と推定し、真の吸入空気量と吸入空気量Qとの偏差をエラー量と推定する。
For example, when the
ここで、推定値補正部50は、推定したエラー量が調整機構およびセンサ類の公差を超えているか否かを判定する。このとき、エラー量が公差を超えている場合には、推定値補正部50は、エラー量を公差内に収まるように制限する。公差を超えてエラー要素を補正することによって、却って推定要素としての確度を下げてしまうおそれがあるためである。
Here, the estimated
最後に、推定値補正部50は、推定したエラー量に基づいてエラー要素を補正するとともに、補正後のエラー要素および残余の推定要素を用いて、最終的な吸気管圧力Pm(E)を推定する。吸気管圧力Pm(E)は、たとえば予め構築された吸気管モデルに補正後のエラー要素および残余の推定要素を適用することによって算出することができる。
Finally, the estimated
このように本実施の形態によれば、出力トルクの推定要素を構成する複数の物理量の各々を用いて共通の制御パラメータと推定することにより、その推定結果の整合性に基づいて物理量のエラーを検出できる。さらに、エラーでない物理量を用いて、そのエラー量を補正することができる。これにより、各々が推定要素としての確度が保証された複数の物理量を用いて最終的な吸気管圧力を推定することができる。この結果、吸気管圧力の推定精度を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, by using each of a plurality of physical quantities constituting the estimation element of the output torque and estimating it as a common control parameter, an error in the physical quantity is determined based on the consistency of the estimation result. It can be detected. Furthermore, the error amount can be corrected using a physical amount that is not an error. Thereby, it is possible to estimate the final intake pipe pressure using a plurality of physical quantities each of which the accuracy as the estimation element is guaranteed. As a result, it is possible to improve the estimation accuracy of the intake pipe pressure.
トルク変換部60は、この推定された吸気管圧力Pm(E)をトルクT(E)に変換する。吸気管圧力Pm(E)からトルクT(E)への変換は、予め定められたマップに従って行なわれれる。この変換されたトルクT(E)が、エンジン100の現在の出力トルクの推定値(推定トルク)に値する。
The
目標トルク算出部70は、トルク変換部60からトルクT(E)を受け、クランク角センサ302(図1)からエンジン回転数NEを受け、アクセル開度センサからアクセル開度ACCを受けると、これらの入力情報に基づいてエンジン100の最終的な目標トルクT*を算出する。
The target
具体的には、目標トルク算出部70は、アクセル開度ACCおよびエンジン回転数NEに基づいて、エンジン100への要求トルクT(D)を算出する。そして、目標トルク算出部70は、エンジン100の現在の出力トルクT(E)と要求トルクT(D)との偏差に基づいて目標トルクT*を算出する。
Specifically, target
目標スロットル開度算出部80は、算出された目標トルクT*を実現するための目標スロットル開度TA*を算出し、目標スロットル開度TA*をスロットルバルブ104のモータ105に指令する。これにより、目標スロットル開度TA*になるようにスロットルバルブ104が制御される。
Target throttle opening
図2に示すECU200の制御構造と本願発明との対応関係については、状態量推定部10〜30、誤り検出部40、推定値補正部50およびトルク変換部60が「トルク推定部」を構成し、目標トルク算出部70および目標スロットル開度算出部80が「トルク制御部」を構成する。特に、「トルク推定部」を構成する複数の部位について、状態量推定部10〜30が「複数の推定手段」に相当し、誤り検出部40が「誤り検出手段」に相当する。また、推定値補正部50およびトルク変換部60がそれぞれ、「補正手段」および「トルク推定手段」に相当する。
Regarding the correspondence relationship between the control structure of the
以上に説明した本実施の形態のエンジン制御は、ECU200によって図4〜図6の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。なお、図4〜図6に示す各ステップの処理は、所定の制御周期ごとに、ECU200が図2に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
The engine control according to the present embodiment described above is executed by the
図4のエラー要素検出処理ルーチンを参照して、本ルーチンが起動されると、まず、ECU200は、クランク角センサ302からのエンジン回転数NE、エアフローメータ304からの吸入空気量Q、スロットル開度センサ306からのスロットル開度TA、大気圧センサ310からの大気圧Pa、および吸気管圧力センサ308からの吸気管圧力Pmを取得する(ステップS01)。
When this routine is started with reference to the error element detection processing routine of FIG. 4, first, the
次に、ECU200は、エンジン回転数NEおよび吸入空気量Qに基づいて、第1吸気管圧力Pm(1)を推定する(ステップS02)。また、ECU200は、エンジン回転数NEおよびスロットル開度TAに基づいて、第2吸気管圧力Pm(2)を推定する(ステップS03)。さらに、ECU200は、エンジン回転数NEおよび大気圧Paに基づいて、第3吸気管圧力Pm(3)を推定する(ステップS04)。
Next,
次に、ECU200は、推定した吸気管圧力Pm(1),Pm(2),Pm(3)の各々について、吸気管圧力センサ308からの吸気管圧力Pmとの偏差ΔPm1,ΔPm2,ΔPm3を算出する。そして、ECU200は、上述した方法によって、図3(1)の相関関係を用いて、算出した偏差ΔPm1が吸気管圧力Pmに発生し得るばらつきの許容範囲に含まれているか否かを判定する(ステップS05)。偏差ΔPm1が当該ばらつきの許容範囲に含まれていない場合(ステップS05においてNOの場合)には、ECU200は、第1推定吸気管圧力Pm(1)の推定に用いた吸入空気量Qが異常であると判断し、吸入空気量Qを推定要素から排除する(ステップS06)。
Next, the
これに対して、偏差ΔPm1がばらつきの許容範囲に含まれている場合(ステップS05においてYESの場合)には、ECU200はさらに、図3(2)の相関関係を用いて、算出した偏差ΔPm2が吸気管圧力Pmに発生し得るばらつきの許容範囲に含まれているか否かを判定する(ステップS07)。偏差ΔPm2が当該ばらつきの許容範囲に含まれていない場合(ステップS07においてNOの場合)には、ECU200は、第2推定吸気管圧力Pm(2)の推定に用いたスロットル開度TAが異常であると判断し、スロットル開度TAを推定要素から排除する(ステップS08)。
On the other hand, when deviation ΔPm1 is included in the allowable range of variation (YES in step S05),
これに対して、偏差ΔPm2がばらつきの許容範囲に含まれている場合(ステップS07においてYESの場合)には、ECU200はさらに、図3(3)の相関関係を用いて、算出した偏差ΔPm3が吸気管圧力Pmに発生し得るばらつきの許容範囲に含まれているか否かを判定する(ステップS09)。偏差ΔPm3が当該ばらつきの許容範囲に含まれていない場合(ステップS09においてNOの場合)には、ECU200は、第3推定吸気管圧力Pm(3)の推定に用いた大気圧Paが異常であると判断し、大気圧Paを推定要素から排除する(ステップS10)。
On the other hand, when deviation ΔPm2 is included in the allowable range of variation (YES in step S07),
これに対して、偏差ΔPm3がばらつきの許容範囲に含まれている場合(ステップS09においてYESの場合)には、ECU200は、正常と判断された物理量間で推定吸気管圧力の整合性を判定することにより、物理量のエラーを検出する(ステップS11)。このとき、ECU200は、偏差ΔPm1,ΔPm2,ΔPm3のうち最も大きい偏差に対応する推定吸気管圧力を不整合と判定し、当該推定吸気管圧力の導出に用いられた物理量をエラーであると判断する(ステップS12)。
On the other hand, when deviation ΔPm3 is included in the allowable range of variation (YES in step S09),
図5の推定値補正処理ルーチンでは、まず、図4のエラー要素検出処理ルーチンによって検出されたエラー要素の補正が行なわれる。 In the estimated value correction processing routine of FIG. 5, first, the error element detected by the error element detection processing routine of FIG. 4 is corrected.
具体的には、ECU200は、検出されたエラー要素が吸入空気量Qであるか否かを判定する(ステップS20)。エラー要素が吸入空気量Qである場合(ステップS20においてYESの場合)には、ECU200は、上述した方法によって、残余の推定要素であるスロットル開度TAおよび大気圧Paに基づいて吸入空気量Qのエラー量を推定する(ステップS23)。そして、ECU200は、その推定したエラー量を吸入空気量Qの公差内に収まるように制限する(ステップS24)。
Specifically, the
これに対して、エラー要素が吸入空気量Qでない場合(ステップS20においてNOの場合)には、ECU200は、エラー要素がスロットル開度TAであるか否かを判定する(ステップS21)。エラー要素がスロットル開度TAである場合(ステップS21においてYESの場合)には、ECU200は、上述した方法によって、残余の推定要素である吸入空気量Qおよび大気圧Paに基づいてスロットル開度TAのエラー量を推定する(ステップS27)。そして、ECU200は、その推定したエラー量をスロットル開度TAの公差内に収まるように制限する(ステップS28)。
On the other hand, when the error element is not the intake air amount Q (NO in step S20), the
これに対して、エラー要素がスロットル開度TAでない場合(ステップS21においてNOの場合)には、ECU200は、さらにエラー要素が大気圧Paであるか否かを判定する(ステップS22)。エラー要素が大気圧Paである場合(ステップS22においてYESの場合)には、ECU200は、上述した方法によって、残余の推定要素である吸入空気量Qおよびスロットル開度TAに基づいて大気圧Paのエラー量を推定する(ステップS25)。そして、ECU200は、その推定したエラー量を大気圧Paの公差内に収まるように制限する(ステップS26)。
On the other hand, when the error element is not throttle opening degree TA (NO in step S21),
次に、ECU200は、ステップS23〜S28によって推定されたエラー量に従ってエラー要素を補正する(ステップS29)。最後に、ECU200は、補正されたエラー要素および残余の推定要素に基づいて最終的な推定吸気管圧力Pm(E)を算出する(ステップS30)。
Next, the
最後に、図6のエンジントルク制御処理ルーチンでは、図4および図5の処理ルーチンを経て算出された推定吸気管圧力Pm(E)がトルクに変換され、変換後のトルクがエンジン100の現在の出力トルクT(E)と推定される(ステップS40)。
Finally, in the engine torque control processing routine of FIG. 6, the estimated intake pipe pressure Pm (E) calculated through the processing routines of FIGS. 4 and 5 is converted into torque, and the converted torque is used as the current torque of the
ECU200は、アクセル開度ACCおよびエンジン回転数NE等に基づいて要求トルクT(D)を算出すると(ステップS41)、現在の出力トルクT(E)と要求トルクT(D)との偏差に基づいて目標トルクT*を算出する(ステップS42)。そして、ECU200は、算出された目標トルクT*を実現するための目標スロットル開度TA*を算出し、目標スロットル開度TA*をスロットルバルブ104のモータ105に指令する(ステップS43)。これにより、目標スロットル開度TA*になるようにスロットルバルブ104が制御される。
When
このように本実施の形態に係るエンジンの制御装置は、現在の出力トルクを推定するのに用いられる物理量にエンジンの公差および経時劣化などによって生じる誤差を、当該物理量の基準性能に基づいて検出し、その検出した誤差を用いて物理量を補正する。これにより、物理量の推定要素としての確度を保証できるため、現在の出力トルクを正確に推定することが可能となる。この結果、出力トルクのきめ細かい調整を行なうことができ、制御安定性を高めることができる。 As described above, the engine control apparatus according to the present embodiment detects errors caused by engine tolerance and deterioration with time in the physical quantity used to estimate the current output torque based on the reference performance of the physical quantity. Then, the physical quantity is corrected using the detected error. As a result, the accuracy as an estimation element of the physical quantity can be guaranteed, so that the current output torque can be accurately estimated. As a result, fine adjustment of the output torque can be performed, and control stability can be improved.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 第1状態量推定部、20 第2状態量推定部、30 第3状態量推定部、40 誤り検出部、50 推定値補正部、60 トルク変換部、70 目標トルク算出部、80 目標スロットル開度算出部、100 エンジン、101 吸気管、102 エアクリーナ、104 スロットルバルブ、105 モータ、106 シリンダ、107 サージタンク、108 インジェクタ、109 吸気マニホールド、110 点火プラグ、112 三元触媒、114 ピストン、116 クランクシャフト、118 吸気バルブ、120 排気バルブ、122,124 カム、302 クランク角センサ、304 エアフローメータ、306 スロットル開度センサ、308 吸気管圧力センサ、310 大気圧センサ。 10 first state quantity estimating section, 20 second state quantity estimating section, 30 third state quantity estimating section, 40 error detecting section, 50 estimated value correcting section, 60 torque converting section, 70 target torque calculating section, 80 target throttle opening Degree calculation unit, 100 engine, 101 intake pipe, 102 air cleaner, 104 throttle valve, 105 motor, 106 cylinder, 107 surge tank, 108 injector, 109 intake manifold, 110 spark plug, 112 three-way catalyst, 114 piston, 116 crankshaft , 118 Intake valve, 120 Exhaust valve, 122,124 Cam, 302 Crank angle sensor, 304 Air flow meter, 306 Throttle opening sensor, 308 Intake pipe pressure sensor, 310 Atmospheric pressure sensor.
Claims (6)
車両の運転状態に基づいて、前記エンジンに対する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、
前記エンジンの現在の出力トルクを推定するトルク推定部と、
推定された前記現在の出力トルクと前記要求トルクとの偏差に基づいて、前記エンジンの目標トルクを設定するとともに、前記目標トルクに基づいて、前記調整機構の作動量を制御するトルク制御部とを備え、
前記トルク推定部は、
各々が、前記エンジンの運転状態または前記調整機構の作動量を示す複数の物理量を検知する複数のセンサと、
前記複数のセンサによって検知された前記複数の物理量の各々について、物理量と前記エンジンの運転状態を表わす第1の制御パラメータとの関係を基準性能として予め有し、物理量ごとに前記基準性能を参照して前記第1の制御パラメータを推定する複数の推定手段と、
前記複数の推定手段によってそれぞれ推定された複数の前記第1の制御パラメータに基づいて、前記物理量の誤りを検出する誤り検出手段と、
前記誤り検出手段によって誤りが検出された物理量に含まれる誤差を残余の物理量に基づいて推定するとともに、推定した誤差を用いて該物理量を補正する補正手段と、
前記残余の物理量および前記補正手段によって補正された物理量に基づいて、前記現在の出力トルクを推定するトルク推定手段とを含む、エンジンの制御装置。 An adjustment mechanism for adjusting the output of the engine;
A required torque calculation unit for calculating a required torque for the engine based on a driving state of the vehicle;
A torque estimator for estimating a current output torque of the engine;
A torque control unit configured to set a target torque of the engine based on a deviation between the estimated current output torque and the required torque, and to control an operation amount of the adjustment mechanism based on the target torque; Prepared,
The torque estimator is
A plurality of sensors each detecting a plurality of physical quantities indicating an operating state of the engine or an operation amount of the adjusting mechanism;
For each of the plurality of physical quantities detected by the plurality of sensors, a relationship between the physical quantity and the first control parameter representing the operating state of the engine is previously stored as a reference performance, and the reference performance is referred to for each physical quantity. A plurality of estimating means for estimating the first control parameter;
Error detection means for detecting an error in the physical quantity based on the plurality of first control parameters respectively estimated by the plurality of estimation means;
A correction unit that estimates an error included in a physical quantity in which an error is detected by the error detection unit based on a residual physical quantity, and corrects the physical quantity using the estimated error;
An engine control device comprising: torque estimation means for estimating the current output torque based on the remaining physical quantity and the physical quantity corrected by the correction means.
前記第1の制御パラメータは、吸気管圧力である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。 The adjustment mechanism adjusts the amount of air sucked into the engine according to the operation amount,
The engine control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the first control parameter is an intake pipe pressure.
前記第1の制御パラメータは、トルクである、請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。 The adjustment mechanism adjusts the output torque of the engine according to the operation amount,
The engine control device according to claim 1, wherein the first control parameter is a torque.
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- 2008-05-23 JP JP2008135883A patent/JP2009281339A/en active Pending
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