JP2009510326A - ディーゼルエンジンにおける自己着火の最適化のためのモデル利用型コントローラ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (22)
- 時には代替的ディーゼル燃焼(ADC)プロセスによって作動するマルチシリンダディーゼルエンジン(10)であって、前記ADCプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンの上死点(TDC)に先立ってシリンダ内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがTDCに近づくと、自己着火する、エンジン(10)において、
エンジンサイクル中、シリンダ(20)内で生じた混合気中の燃料を制御する燃料管理システム(23)と、
エンジンサイクル中、各混合気中の給気を制御する空気管理システム(12)と、
仮想コントローラを介して前記燃料管理システム(23)と前記空気管理システム(12)の両方を制御するプロセッサ利用型エンジン制御システム(30)とを有し、前記仮想コントローラは、A)予測子アルゴリズムモデル(50)に従ってエンジンサイクル中の自己着火時期θAI及びその結果としてのトルクTQAIを予測する際に有用な或る特定の入力データN,TQDES,EGR,IMTに関する特定の組をなす値を処理して前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて予測自己着火時期QAIに関するデータ値及びその結果としての予測エンジントルクTQAIに関するデータ値を生じさせると共に更に前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクTQAIをもたらす前記燃料管理システムの制御のためのデータ値IVCff及び前記空気管理システムの制御のためのデータ値Mf ffを生じさせ、B)前記予測子アルゴリズム(50)によって生じた前記データ値及び前記入力データのうちの少なくとも幾つかに関するデータ値を制御アルゴリズム(52)に従って処理し、前記制御アルゴリズム(52)は、前記制御アルゴリズム(52)によって処理されている前記入力データのうちの少なくとも幾つかについて前記データ値のうちのどれかに導入される何らかの外乱δIMT,δEGRに関し、前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの制御のためにそれぞれの前記データ値を補償し、その結果、C)前記空気管理システム及び前記燃料管理システムをそれぞれの補償されたデータ値IVC,Mfによって制御し、前記補償データ値IVC,Mfは、前記何らかの外乱が存在している場合でも、前記予測自己着火時期QAI及び前記結果としての予測トルクTQAIをもたらす、エンジン(10)。 - 前記エンジン(10)は、前記混合気が圧縮されている状態で、若干量の再循環排気ガスEGRを有し、エンジンサイクル中の前記自己着火時期θAI及び結果としてのトルクTQAIを予測する際に有用な前記或る特定の入力データは、大域的エンジン吸気マニホルド温度IMTデータを表すデータ及び大域的再循環排気ガスEGRデータを表すデータを含む、請求項1記載のエンジン(10)。
- 前記エンジン制御システム(30)は、多数のシリンダ(20)の各々内の混合気の制御のためのそれぞれの補償データ値IVC,Mfを生じさせる前記仮想コントローラを介して前記多数のシリンダ(20)の各々内の混合気を制御し、前記補償データ値IVC,Mfは、個々の各前記シリンダ(20)のところにおける吸気マニホルド温度IMTと前記大域的吸気マニホルド温度IMTとの規定された関係によって定められる異なる外乱δIMTが前記シリンダ(20)に影響を及ぼす吸気マニホルド温度中に存在している場合及び個々の各シリンダ(20)中の再循環排気ガスEGRと前記大域的再循環排気ガスEGRデータとの規定された関係によって定められる異なる外乱δIMTが前記シリンダ(20)に影響を及ぼす再循環排気ガスに存在している場合でも前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクTQAIをもたらす、請求項2記載のエンジン(10)。
- 前記エンジン制御システム(30)は、多数のシリンダ(20)の各々内の混合気の制御のためのそれぞれの補償データ値IVC,Mfを生じさせる前記仮想コントローラを介して多数のシリンダ(20)の各々内の混合気を制御し、前記補償データ値IVC,Mfは、前記個々のシリンダ(20)に別々に影響を及ぼす変数に外乱δIMT,δEGRが存在している場合でも前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクTQAIをもたらし、前記外乱δIMT,δEGRは、個々の各前記シリンダ(20)のところにおいて、前記変数EGR,IMTと該変数に関する大域的値との規定された関係によって定められる外乱とは異なる影響を前記個々のシリンダ(20)に及ぼす、請求項1記載のエンジン(10)。
- 前記エンジン(10)と関連していて、前記変数に関する前記大域的値を決定するデータを提供するセンサ(60)を有する、請求項4記載のエンジン(10)。
- シリンダ内における実際の自己着火時期θに関するデータ値及び結果としての実際のトルクTQIに関するデータ値を提供するフィードバック源(58)を有し、前記データ値は、前記制御アルゴリズムによって前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて予測自己着火時期θAIに関する前記データ値及び前記結果としてのエンジントルクTQAIに関する前記データ値と共に処理されて前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの閉ループ制御において前記制御アルゴリズムによって処理されるそれぞれの誤差データ値を生じさせる、請求項1記載のエンジン(10)。
- 時にはADCプロセスにより作動するマルチシリンダディーゼルエンジン(10)を作動させる方法であって、前記ADCプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンTDCに先立ってシリンダ内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがTDCに近づくと、自己着火する、方法において、
燃料管理システム(23)が噴射する燃料の量及び空気管理システム(12)がエンジンサイクル中、エンジンシリンダ(20)内に導入できる給気の量を制御して混合気を生じさせるステップを有し、前記ステップを実施するのに、A)処理システム内の仮想コントローラで予測子アルゴリズムモデルに従ってエンジンサイクル中の自己着火時期θAI及びその結果としてのトルクTQAIを予測する際に有用な或る特定の入力データに関する特定の組をなす値を処理して前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて予測自己着火時期QAIに関するデータ値及びその結果としての予測エンジントルクTQAIに関するデータ値を生じさせると共に更に前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクTQAIをもたらす前記燃料管理システムの制御のためのデータ値及び前記空気管理システムの制御のためのデータ値を生じさせ、B)前記予測子アルゴリズムによって生じた前記データ値及び前記入力データのうちの少なくとも幾つかに関するデータ値を前記仮想コントローラで制御アルゴリズムに従って処理し、前記制御アルゴリズムは、前記制御アルゴリズムによって処理されている前記入力データのうちの少なくとも幾つかについて前記データ値のうちのどれかに導入される何らかの外乱δIMT,δEGRに関し、前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの制御のためにそれぞれの前記データ値を補償し、その結果、C)前記空気管理システム及び前記燃料管理システムをそれぞれの補償されたデータ値IVC,Mfによって制御し、前記補償データ値IVC,Mfにより、自己着火が前記予測自己着火時期θAIで生じ、前記何らかの外乱δIMT,δEGRが存在している場合でも前記結果としてのトルクTQAIをもたらす、方法。 - 前記エンジン(10)は、前記混合気が圧縮されている状態で、若干量の再循環排気ガスEGRを有し、エンジンサイクル中の前記自己着火時期θAI及び結果としてのトルクTQAIを予測する際に有用な前記或る特定の入力データの処理は、大域的エンジン吸気マニホルド温度IMTデータを表すデータ及び大域的再循環排気ガスEGRデータを表すデータを処理するステップを含む、請求項7記載の方法。
- 多数のシリンダ(20)の各々内の混合気の制御のためのそれぞれの補償データ値IVC,Mfを生じさせる前記仮想コントローラを介して前記多数のシリンダ(20)の各々内の混合気を制御するステップを有し、前記補償データ値IVC,Mfは、個々の各前記シリンダ(20)のところにおける吸気マニホルド温度IMTと前記大域的吸気マニホルド温度IMTとの規定された関係によって定められる外乱とは異なる影響を前記シリンダ(20)に及ぼす外乱δIMTが吸気マニホルド温度中に存在している場合及び個々の各シリンダ(20)中の再循環排気ガスEGRと前記大域的再循環排気ガスEGRデータとの規定された関係によって定められる外乱とは異なる影響を前記シリンダ(20)に及ぼす外乱δIMTが再循環排気ガスに存在している場合でも前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクTQAIをもたらす、請求項8記載の方法。
- 前記制御アルゴリズムによって処理されている前記入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記データ値のうちの1つに外乱δIMT,δEGRを、特定のシリンダ(20)のところにおける或る特定の変数の規定された関係を前記特定のシリンダ(20)以外のところで測定された前記変数IMT,EGRに関するデータ値と相関させるデータ値として導入するステップを有する、請求項7記載の方法。
- 前記エンジンと関連したセンサ(60)によって前記変数に関する前記データ値IMT,EGRを測定するステップを有する、請求項10記載の方法。
- 予測自己着火時期θAIに関する前記データ値、前記或る特定の入力データに関する前記特定の組をなす値に基づく結果としてのエンジントルクTQAIに関する前記データ値、シリンダ内における実際の自己着火時期θに関するデータ値、及び結果としての実際のトルクTQIに関するデータ値を処理してそれぞれの誤差データ値を生じさせ、前記誤差データ値を前記空気管理システム及び前記燃料管理システムの閉ループ制御で処理するステップを有する、請求項7記載の方法。
- 時にはADCプロセスによって作動するマルチシリンダディーゼルエンジン(10)であって、前記ADCプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンTDCに先立ってシリンダ(20)内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがTDCに近づくと、自己着火する、エンジン(10)において、
エンジンサイクル中、シリンダ(20)内で生じた混合気中の燃料を制御する燃料管理システム(23)と、
エンジンサイクル中、各混合気中の給気を制御する空気管理システム(12)と、
仮想コントローラを介して前記燃料管理システム(23)と前記空気管理システム(12)の両方を制御するプロセッサ利用型エンジン制御システム(30)とを有し、前記仮想コントローラは、制御アルゴリズムを実行して、生じる混合気中の燃料を制御するための前記燃料管理システム(23)に関するデータ値及び前記生じた混合気中の給気を制御するための前記空気管理システム(12)に関するデータ値を生じさせ、前記制御アルゴリズムは、所望のトルクTQAIと実際のトルクTQIとの差を表すトルク誤差データ及び所望の自己着火時期θAIと実際の自己着火時期θとの差を表す自己着火時期誤差データを、前記燃料管理システムに関する前記データ値に対する調整を少なくとも前記トルク誤差データに関連させる数学的関数に従って処理するステップと、トルク誤差データ及び自己着火時期誤差データを、前記空気管理システムに関する前記データ値に対する調整を前記トルク誤差データと前記自己着火時期誤差データの両方に関連させる数学的関数に従って処理するステップとを有する、エンジン(10)。 - 前記空気管理システムは、前記シリンダ(20)のところに位置する吸気弁(24)の作動タイミングを制御する可変弁調時システム(28)を有し、前記生じた混合気中の給気を制御するための前記空気管理システム(12)に関する前記データ値は、吸気弁の閉鎖時期を制御する、請求項13記載のエンジン(10)。
- 前記エンジン制御システム(30)は、自己着火時期θAIに関する予測データ値及び結果としてのトルクTQAIに関する予測データ値を生じさせるステップを実行する予測子アルゴリズムを更に有し、前記制御アルゴリズムを実行する際、前記仮想コントローラは、自己着火時期θAIに関する前記予測データ値を所望の自己着火時期に関する前記データ値として用いると共に結果としてのエンジントルクTQAIに関する前記予測データ値を所望のエンジントルクに関する前記データ値として用いる、請求項13記載のエンジン(10)。
- 前記予測子アルゴリズムは、前記燃料管理システム(23)の制御のためのデータ値及び前記空気管理システム(12)の制御のためのデータ値を生じさせるステップを更に実行し、前記データ値は、前記予測子アルゴリズムによって処理された或る特定の入力データに関する特定の組をなすデータ値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び結果としてのトルクTQAIをもたらし、前記制御アルゴリズムは、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム(23)及び前記空気管理システム(12)の制御のための前記データ値及び前記予測子アルゴリズムによって処理された前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記特定のデータ値を処理して前記制御アルゴリズムによって処理されている前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記データ値のうちの任意のものに導入される何らかの外乱δIMT,δEGRに関し、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム及び前記空気管理システムの制御のための前記データ値を補償し、その結果、前記燃料管理システム及び前記空気管理システムを、前記何らかの外乱δIMT,δEGRが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクTQAIを生じさせるためのそれぞれの補償データ値IVC,Mfによって制御する、請求項15記載のエンジン(10)。
- 前記エンジン制御システム(30)は、前記仮想コントローラにより多数のシリンダ(20)の各々の中の混合気を制御し、前記仮想コントローラは、各前記シリンダ(20)内の混合気の制御のためのそれぞれの補償されたデータ値IVC,Mfを生じさせ、前記補償データ値は、前記シリンダ(20)に影響を及ぼす変数に、個々の各前記シリンダ(20)のところにおける前記変数IMT,EGRと該変数に関する大域的値との規定された関係によって定められる異なる外乱δIMT,δEGRが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としてのトルクTQAIを生じさせる、請求項16記載のエンジン(10)。
- 時にはADCプロセスにより作動するマルチシリンダディーゼルエンジン(10)を作動させる方法であって、前記ADCプロセスにより、ディーゼル燃料をエンジンTDCに先立ってシリンダ内に噴射し、前記ディーゼル燃料は、給気と混合して混合気を形成し、この混合気は、圧縮されてサイクルがTDCに近づくと、自己着火する、方法において、
制御アルゴリズムを実行する仮想コントローラにより燃料管理システム(23)と空気管理システム(12)の両方を制御するステップを有し、前記制御アルゴリズムは、生じる混合気中の燃料を制御するための前記燃料管理システムに関するデータ値及び前記生じた混合気中の給気を制御するための前記空気管理システムに関するデータ値を生じさせ、前記制御アルゴリズムは、所望のトルクTQAIと実際のトルクTQIとの差を表すトルク誤差データ値及び所望の自己着火時期θAIと実際の自己着火時期θとの差を表す自己着火時期誤差データ値を、それぞれ、前記燃料管理システム(23)に関する前記データ値に対する調整を少なくとも前記トルク誤差データに関連させる数学的関数及び前記空気管理システム(12)に関する前記データ値に対する調整を前記トルク誤差データと前記自己着火時期誤差データの両方に関連させる数学的関数に従って計算する、方法。 - 前記シリンダ(20)のところの吸気弁(24)の動作時期を、前記生じた混合気中の給気を制御して吸気弁閉鎖時期を制御するための前記空気管理システム(12)に関する前記データ値を用いて制御することにより前記空気管理システム(12)を制御するステップを有する、請求項18記載の方法。
- 自己着火時期θAIに関する予測データ値及び結果としてのトルクTQAIに関する予測データ値を生じさせる予測子アルゴリズムのステップを実行するステップと、前記制御アルゴリズムの実行中、自己着火時期θAIに関する前記予測データ値を所望の自己着火時期に関する前記データ値として用いると共に結果としてのエンジントルクTQAIに関する前記予測データ値を所望のエンジントルクに関する前記データ値として用いるステップとを更に有する、請求項18記載の方法。
- 前記方法は、前記燃料管理システム(23)の制御のためのデータ値及び前記空気管理システム(12)の制御のためのデータ値も又生じさせる前記予測子アルゴリズムのステップを実行するステップを更に有し、前記データ値は、前記予測子アルゴリズムの実行中に処理された或る特定の入力データに関する特定の組をなすデータ値に基づいて前記予測自己着火時期θAI及び結果としてのトルクTQAIをもたらし、前記方法は、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム(23)及び前記空気管理システム(12)の制御のための前記データ値及び前記予測子アルゴリズムによって処理された前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記特定のデータ値を処理して前記制御アルゴリズムによって処理されている前記或る特定の入力データのうちの少なくとも幾つかに関する前記データ値のうちの任意のものに導入される何らかの外乱δIMT,δEGRに関し、前記予測子アルゴリズムによって生じた前記燃料管理システム及び前記空気管理システムの制御のための前記データ値を補償し、その結果、前記燃料管理システム及び前記空気管理システムを、前記何らかの外乱δIMT,δEGRが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としての予測トルクTQAIを生じさせるためのそれぞれの補償データ値IVC,Mfによって制御する前記制御アルゴリズムのステップを実行するステップを更に有する、請求項20記載の方法。
- 多数のシリンダ(20)の各々の中の混合気を、各前記シリンダ(20)内の混合気の制御のためのそれぞれの補償されたデータ値IVC,Mfにより制御するステップを有し、前記補償データ値は、前記シリンダ(20)に影響を及ぼす変数IMT,EGRに、個々の各前記シリンダ(20)のところにおける前記変数と該変数に関する大域的値との規定された関係によって定められる異なる外乱δIMT,δEGRが存在している場合でも、前記予測自己着火時期θAI及び前記結果としてのトルクTQAIを生じさせる、請求項21記載の方法。
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