JP2015031181A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
Control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015031181A JP2015031181A JP2013159704A JP2013159704A JP2015031181A JP 2015031181 A JP2015031181 A JP 2015031181A JP 2013159704 A JP2013159704 A JP 2013159704A JP 2013159704 A JP2013159704 A JP 2013159704A JP 2015031181 A JP2015031181 A JP 2015031181A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- air
- bypass
- passage
- intake
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、過給エンジンにおいて、吸気弁を通過する空気の流量(以下、吸気弁通過流量という。)を計算するための物理モデルが知られている。この物理モデルは、吸気通路内の空気の挙動を物理的にモデル化したものである。以下、この物理モデルを用いた吸気弁通過流量の具体的な計算手法について説明する。 Conventionally, in a supercharged engine, a physical model for calculating a flow rate of air passing through an intake valve (hereinafter referred to as an intake valve passage flow rate) is known. This physical model is a physical model of the behavior of air in the intake passage. Hereinafter, a specific calculation method of the intake valve passage flow rate using this physical model will be described.
まず、エアフローメータの出力に基づいて、エアフローメータ流量が算出される。次に、算出されたエアフローメータ流量が上記物理モデル中においてインタークーラモデル、スロットルモデルの順に演算処理されて、スロットル流量が算出される。さらに、算出されたスロットル流量は、吸気管モデル及び吸気弁モデルの順に演算処理される。これにより、最終的に吸気弁通過流量が算出される。このように、上記の物理モデルでは、吸気通路の上流から下流に向かう順番でそれぞれのモデルによって演算処理が行われる。このため、エアフローメータの出力から吸気弁通過流量を算出することができる。 First, the air flow meter flow rate is calculated based on the output of the air flow meter. Next, the calculated air flow meter flow rate is arithmetically processed in the order of the intercooler model and the throttle model in the physical model to calculate the throttle flow rate. Further, the calculated throttle flow rate is processed in the order of the intake pipe model and the intake valve model. Thereby, the intake valve passage flow rate is finally calculated. As described above, in the above physical model, calculation processing is performed by each model in the order from the upstream to the downstream of the intake passage. For this reason, the intake valve passage flow rate can be calculated from the output of the air flow meter.
ところで、特許文献1には、吸気通路において、スロットルバルブをバイパスするようにバイパス通路が設けられているエンジンが開示されている。上記の物理モデルは、スロットルをバイパスする空気については考慮されていないため、このようなエンジンに上記の物理モデルをそのまま用いても、吸気弁通過流量を精度良く算出できないことが懸念される。 By the way, Patent Document 1 discloses an engine in which a bypass passage is provided in the intake passage so as to bypass the throttle valve. Since the above physical model does not consider air that bypasses the throttle, there is a concern that the intake valve passage flow rate cannot be accurately calculated even if the above physical model is used as it is for such an engine.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、バイパス通路を備えたエンジンにおいて、吸気弁通過流量の算出精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine control apparatus capable of improving the calculation accuracy of the intake valve passage flow rate in an engine having a bypass passage. Objective.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
吸気通路に配置されたスロットル(40)と、前記スロットル(40)の上流に取り付けられたエアフローメータ(50)と、前記スロットル(40)をバイパスして前記エアフローメータ(50)の下流と吸気バルブ(16)の上流とを接続するバイパス通路(46)と、前記バイパス通路(46)に配置されたバイパス流量制御バルブ(48)とを備える内燃機関に対して設けられ、前記吸気バルブ(16)を通過する空気の流量である吸気バルブ通過空気流量(mc)を予測し、前記吸気バルブ通過空気流量(mc)に基づいて前記内燃機関を制御する制御装置において、
前記エアフローメータ(50)の出力から前記エアフローメータを通過した空気の流量であるエアフローメータ流量(mafm)を計算するエアフローメータ流量計算手段(102)と、
前記バイパス通路に流れる空気の流量であるバイパス流量(mafmisc)を前記バイパス流量制御バルブの開度に基づいて計算するバイパス流量計算手段(104)と、
前記エアフローメータ流量(mafm)と前記バイパス流量(mafmisc)とから前記吸気通路に流れる空気の流量である吸気通路流量(mafmcmp)を計算する吸気通路流量計算手段(104)と、
前記スロットルを含む吸気システムの物理モデル(M1、M2、M3、M4)を用いて前記吸気通路流量(mafmcmp)と前記バイパス流量(mafmisc)とに基づき前記吸気バルブ通過空気流量(mc)を計算する吸気バルブ通過空気流量計算手段(106)と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A throttle (40) disposed in the intake passage, an air flow meter (50) attached upstream of the throttle (40), a downstream of the air flow meter (50) bypassing the throttle (40), and an intake valve (16) provided for an internal combustion engine comprising a bypass passage (46) connecting the upstream of (16) and a bypass flow rate control valve (48) disposed in the bypass passage (46), the intake valve (16) A control device that predicts an intake valve passage air flow rate (mc) that is a flow rate of air passing through the engine and controls the internal combustion engine based on the intake valve passage air flow rate (mc).
Air flow meter flow rate calculation means (102) for calculating an air flow meter flow rate (mafm) which is a flow rate of air passing through the air flow meter from an output of the air flow meter (50);
Bypass flow rate calculation means (104) for calculating a bypass flow rate (mafmisc), which is a flow rate of air flowing through the bypass passage, based on an opening of the bypass flow rate control valve;
An intake passage flow rate calculation means (104) for calculating an intake passage flow rate (mafmcmp) which is a flow rate of air flowing into the intake passage from the air flow meter flow rate (mafm) and the bypass flow rate (mafmmisc);
The intake valve passing air flow rate (mc) is calculated based on the intake passage flow rate (mafmcmp) and the bypass flow rate (mafmisc) using a physical model (M1, M2, M3, M4) of the intake system including the throttle. An intake valve passage air flow rate calculating means (106);
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記吸気バルブ通過空気流量計算手段によって使用される前記物理モデル(M1、M2、M3、M4)は、前記吸気通路の前記バイパス通路の分岐点から前記スロットルまでの吸気システムをモデル化した第1の物理モデル(M1、M2)と、前記吸気通路の前記バイパス通路の合流点から前記吸気バルブまでの吸気システムをモデル化した第2の物理モデル(M3、M4)とからなり、
前記吸気バルブ通過空気流量計算手段は、
前記第1の物理モデル(M1、M2)を用いて前記吸気通路流量から前記スロットルを通過する空気の流量であるスロットル流量(mt)を計算する手段と、
前記第2の物理モデル(M3、M4)を用いて前記スロットル流量(mt)と前記バイパス流量(mafmisc)との合計流量から前記吸気バルブ通過空気流量(mc)を計算する手段と、
を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The physical model (M1, M2, M3, M4) used by the intake valve passage air flow rate calculating means is a first modeled intake system from a branch point of the bypass passage to the throttle of the intake passage. A physical model (M1, M2) and a second physical model (M3, M4) that models the intake system from the junction of the bypass passage of the intake passage to the intake valve,
The intake valve passage air flow rate calculation means includes:
Means for calculating a throttle flow rate (mt) which is a flow rate of air passing through the throttle from the intake passage flow rate using the first physical model (M1, M2);
Means for calculating the intake valve passing air flow rate (mc) from the total flow rate of the throttle flow rate (mt) and the bypass flow rate (mafmisc) using the second physical model (M3, M4);
It is characterized by including.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記バイパス流量計算手段は、
前記バイパス流量制御バルブの開度と流量との関係をモデル化したバイパス流量制御バルブモデル(M5)を用いて前記バイパス流量制御バルブを通過する空気の流量であるバイパス流量制御バルブ通過流量(misc)を計算する手段と、
前記エアフローメータの応答特性をモデル化したエアフローメータモデル(M6)を用いて前記バイパス流量制御バルブ通過流量(misc)を前記エアフローメータの計測値相当に変換し、変換後の流量を前記バイパス流量(mafmisc)として出力する手段と、
を含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The bypass flow rate calculation means includes
Bypass flow control valve passing flow (misc), which is a flow rate of air passing through the bypass flow control valve, using a bypass flow control valve model (M5) that models the relationship between the opening and flow rate of the bypass flow control valve. A means of calculating
Using an air flow meter model (M6) that models the response characteristics of the air flow meter, the flow rate passing through the bypass flow control valve (misc) is converted into the measured value of the air flow meter, and the converted flow rate is converted into the bypass flow rate ( mafmisc) and output means,
It is characterized by including.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、前記内燃機関は前記吸気通路にコンプレッサを備え、前記バイパス通路は前記コンプレッサの上流において前記吸気通路から分岐していることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the internal combustion engine includes a compressor in the intake passage, and the bypass passage is branched from the intake passage upstream of the compressor. It is characterized by.
第1の発明によれば、吸気弁通過流量の推定精度を向上させることができる。この結果、空燃比の制御性が向上し、エミッションを良好に維持できる。 According to the first invention, the estimation accuracy of the intake valve passage flow rate can be improved. As a result, the controllability of the air-fuel ratio is improved and the emission can be maintained satisfactorily.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステムの構成を説明するための概略構成図である。図1に示すシステムは、エンジン10を備える。エンジン10は、火花点火式の4サイクルエンジンであって、EGR装置付きの過給エンジンである。通常、エンジン10は複数の気筒で構成されるが、図1には1つの気筒のみが描かれている。本発明において、気筒数及び気筒配置はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of the system according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an
本実施形態では、過給機23として、排気を利用して吸気を圧縮するターボチャージャが採用されている。過給機23は、吸気通路11に設けられるコンプレッサ24と、排気通路13に設けられるタービン22とが軸を介在して連結される構造をとっている。
In this embodiment, a turbocharger that compresses intake air using exhaust gas is employed as the
エンジン10の燃焼室14には、吸気通路11が接続されている。燃焼室14と吸気通路11との接続部には、吸気弁16が設けられている。吸気通路11は、その入口にエアクリーナ26を備えている。エアクリーナ26の下流には、コンプレッサ24が設けられている。コンプレッサ24の下流には、インタークーラ38が設けられている。インタークーラ38の下流には、吸気通路11における吸気の供給量を調節するためにスロットルバルブ40が設けられている。
An
ここで、吸気通路11を流れる吸気の説明をする。エアクリーナ26から吸入された吸気は、コンプレッサ24により圧縮された後、インタークーラ38により冷却される。インタークーラ38により冷却された吸気は、スロットルバルブ40を通過した後、吸気通路11の一部である吸気管42に流入する。そして、吸気管42に流入した吸気は、吸気弁16が開弁することで、吸気管42から燃焼室14内へ取り込まれる。なお、本明細書における吸気管42には、吸気マニホールドとサージタンクが含まれている。
Here, the intake air flowing through the
また、燃焼室14には、排気通路13が接続されている。燃焼室14と排気通路13の接続部には、排気弁18が設けられている。排気弁18が開弁することで、燃焼室14内で発生したガスが排気通路13に排出される。そして、この排気によりタービン22が回転する。タービン22が回転することにより、軸を介してコンプレッサ24が回転して過給が行われている。
An
本実施形態におけるEGR装置31は、EGR通路29、EGRクーラ30、及びEGRバルブ32から構成されている。EGR通路29は、タービン22の下流の排気通路13を入口とし、コンプレッサ24の上流の吸気通路11を出口とするように設けられている。EGR通路29内には、排気を冷却するためのEGRクーラ30が設けられている。さらに、EGR通路29には、冷却した排気をEGRガスとして吸気通路11に供給する際に、その供給するガスの量を調節するためにEGRバルブ32が設けられている。EGRガスは、EGR通路29の出口がコンプレッサ24の上流にあるため、エアクリーナ26からの吸気と共にコンプレッサ24により圧縮される。
The
エンジン10には、バイパス通路46が設けられている。バイパス通路46は、コンプレッサ24の上流において吸気通路11から分岐している。具体的には、バイパス通路46は、エアクリーナ26とコンプレッサ24との間の吸気通路11を入口とし、吸気管42と吸気弁16との間の吸気通路11を出口とする構造をとっている。さらに、バイパス通路46の入口は、EGR通路29の出口より上流に設けられている。このため、バイパス通路46内には、エアクリーナ26から吸入された新気のみが通過するようになっている。また、バイパス通路46内には、新気の供給量を調節するためのバイパス流量制御バルブ48が設けられている。
The
吸気通路11には、エンジン10の運転状態を把握するための各種センサが取り付けられている。エアクリーナ26の下流側には、吸気通路11に吸入された新気の流量を把握するためにエアフローメータ(以下、AFMともいう。)50が取り付けられている。コンプレッサ24とインタークーラ38との間には、過給圧センサ36が取り付けられている。スロットルバルブ40の近傍には、スロットルバルブ40の開度を把握するためにスロットルポジションセンサ(不図示)が取り付けられている。吸気管42内には、吸気管温度センサ44が取り付けられている。
Various sensors for grasping the operating state of the
実施の形態1のシステムの構成は、エンジン10の運転状態を制御するECU100(Engine Control Unit)を備える。ECU100の入力側には、エアフローメータ50、過給圧センサ36、吸気管温度センサ44、クランク角センサ(不図示)、スロットルポジションセンサ(不図示)、等の各種センサがそれぞれ接続される。ECU100は、上記の各種センサが出力した信号に基づいて、エンジン10の運転状態を検知する。具体的には、ECU100は、エアフローメータ50及びクランク角センサが出力した信号から、吸入空気量を検出する。また、ECU100は、クランク角センサの出力した信号から、エンジン回転数を検出する。
The system configuration of the first embodiment includes an ECU 100 (Engine Control Unit) that controls the operating state of the
一方、ECU100の出力側には、吸気弁16、排気弁18、EGRバルブ32、スロットルバルブ40、バイパス流量制御バルブ48等のアクチュエータがそれぞれ接続される。ECU100は、運転状態に応じて、各種アクチュエータを操作するための信号を出力する。例えば、ECU100は、目的とするEGR量をコンプレッサ24上流の吸気通路11に供給するために、EGRバルブ32の開度を調節する。また、ECU100は、スロットルバルブ40の開度を操作して、スロットル流量を調節する。また、ECU100は、バイパス通路46から燃焼室14へ新気を供給するに際して、バイパス流量制御バルブ48の開度を操作して、バイパス流量を調節する。
On the other hand, actuators such as an
本実施形態のエンジン10における空気の挙動について説明する。図1のシステムの構成によれば、スロットルバルブ40を通ってから燃焼室14へ供給される吸気にはEGRガスが含まれている。一方、バイパス通路46から燃焼室14へ供給される補助空気にはEGRガスが含まれていない、つまりバイパス通路46からは新気のみを供給できる。そして、吸気通路11からの吸気とバイパス通路46からの補助空気とが、吸気管42と吸気弁16との間の吸気通路11で混合される。こうして混合された空気が、最終的に、燃焼室14内へ供給される。バイパス通路46から新気を供給する例を以下に説明する。
The behavior of air in the
例えば、エンジン10の減速時、EGRガスを高い比率で含んだ吸気が燃焼室14に流入して酸素濃度が低下することでエンジン10が失火することがある。これを防止するため、バイパス流量制御バルブ48が開弁する。これにより、燃焼室14に補助空気として新気を直接流入させることができる。この結果、エンジン10の減速時の失火を防止することができる。
For example, when the
[空気量推定モデルの構成]
図2は、本実施形態において、エンジン10における空気の挙動をモデル化した空気量推定モデルを示す機能ブロック図である。図2に示す空気量推定モデルは、AFM流量計算部102、AFM流量分割部104、吸気弁通過流量計算部106を備えている。吸気弁通過流量計算部106は、インタークーラモデルM1、スロットルモデルM2、吸気管モデルM3、及び吸気弁モデルM4によって構成されている。
[Configuration of air volume estimation model]
FIG. 2 is a functional block diagram showing an air amount estimation model in which the behavior of air in the
まず、吸気弁通過流量計算部106が備えている各モデルの構成と機能について説明する。
First, the configuration and function of each model provided in the intake valve passage flow
インタークーラモデルM1は、吸気通路11におけるインタークーラ38内の空気に関する保存則に基づいて構築された物理モデルである。インタークーラモデルM1としては、具体的には、エネルギー保存則に基づいた下記の式(1)と流量保存則に基づいた下記の式(2)とが用いられている。ここで、Picはインタークーラ38内の圧力(以下、インタークーラ圧力)、Ticはインタークーラ温度、Vicはインタークーラ容積、Rは気体定数、κは比熱比、mafmcmpはコンプレッサ24を通過する流量(以下、コンプレッサ流量)、mtはスロットルを通過するガスの流量(以下、スロットル流量)、そして、Taは大気温度である。インタークーラモデルM1では、コンプレッサ流量mafmcmp、スロットル流量mt等が入力され、式(1)及び式(2)に従ってインタークーラ圧力Picが算出される。なお、図1のシステムにはエアバイパスバルブが備えられるが、ここでは、エアバイパスバルブは閉じているものと仮定する。
The intercooler model M1 is a physical model constructed based on a conservation law regarding air in the
スロットルモデルM2としては、下記の式(3)及び式(4)に示す絞りの式が用いられる。ここで、μは流量係数、Atはスロットル開度がTAの時の開口面積、Pmは吸気管圧力である。また、Pm/Picは、スロットルの前後の圧力比である。スロットルモデルM2では、スロットル開度TA、インタークーラ圧力Pic、吸気管圧力Pm等が入力され、式(3)及び式(4)に従ってスロットル流量mtが算出される。 As the throttle model M2, the following expressions (3) and (4) are used. Here, mu is the opening area when the flow coefficient, A t is the throttle opening degree TA, the P m is the intake pipe pressure. P m / P ic is the pressure ratio before and after the throttle. In the throttle model M2, the throttle opening degree TA, the intercooler pressure P ics, the intake pipe pressure P m and the like are input, the throttle flow rate m t is calculated according to equation (3) and (4).
吸気管モデルM3は、吸気管内の空気に関する保存則に基づいて構築された物理モデルである。吸気管モデルM3としては、具体的には、エネルギー保存則に基づいた下記の式(5)と流量保存則に基づいた下記の式(6)とが用いられている。mcは吸気弁を通って気筒内に吸入されるガスの流量(以下、吸気弁通過流量)、そして、Tmは吸気管温度である。吸気管モデルM3では、スロットル流量mt、吸気弁通過流量mc等が入力され、式(5)及び式(6)に従って吸気管圧力Pmが算出される。なお、図1のシステムにはEGRバルブ32が備えられるが、ここでは、EGRバルブ32は閉じているものと仮定する。
The intake pipe model M3 is a physical model constructed based on a conservation law relating to air in the intake pipe. Specifically, the following equation (5) based on the energy conservation law and the following equation (6) based on the flow rate conservation law are used as the intake pipe model M3. mc is a flow rate of gas sucked into the cylinder through the intake valve (hereinafter referred to as an intake valve passage flow rate), and Tm is an intake pipe temperature. In the intake pipe model M3, the throttle flow rate m t , the intake valve passage flow rate mc, and the like are input, and the intake pipe pressure P m is calculated according to the equations (5) and (6). In addition, although the system of FIG. 1 is provided with the
吸気弁モデルM4は、吸気弁通過流量mcと吸気管圧力Pmとの関係について調べた実験ベースのモデルである。吸気弁通過流量mcと吸気管圧力Pmとの関係は直線で近似することができる。このため、吸気弁モデルM4としては、具体的には、経験則に基づいた下記の式(7)が用いられている。式(7)におけるa及びbはエンジン回転数に応じて定まる定数である。吸気弁モデルM4では、吸気管圧力Pmが入力され、式(7)に従って吸気弁通過流量mcが算出される。 Intake valve model M4 is a test-based model examined the relationship between the intake valve passing flow m c and the intake pipe pressure P m. The relationship between the intake valve passage flow rate mc and the intake pipe pressure P m can be approximated by a straight line. Therefore, specifically, the following equation (7) based on an empirical rule is used as the intake valve model M4. In the formula (7), a and b are constants determined according to the engine speed. In the intake valve model M4, the intake pipe pressure Pm is input, and the intake valve passage flow rate mc is calculated according to the equation (7).
次に、図3を用いて、AFM流量分割部104について説明する。
Next, the AFM flow
図3は、AFM流量分割部104を詳細に表した図である。AFM流量分割部104は、バイパス流量制御バルブモデルM5及びエアフローメータモデルM6を備えている。
FIG. 3 is a diagram showing the AFM flow
バイパス流量制御バルブモデルM5は、バイパス流量制御バルブ48の開度と流量との関係に基づいて構築された物理モデルである。バイパス流量制御バルブモデルM5としては、具体的には、下記の式(8)が用いられている。バイパス流量制御バルブモデルM5には、図3に示すように各種計算値が入力される。ここで、μは流量係数、AISCはバイパス流量制御バルブ48の開口面積、Rは気体定数、Pmはインマニ圧力、PACエアクリーナ後圧力、Taは大気温度である。バイパス流量制御バルブモデルM5では、式(8)に従ってバイパス流量制御バルブ通過流量mISCが算出される。
The bypass flow control valve model M5 is a physical model constructed based on the relationship between the opening degree of the bypass
エアフローメータモデルM6は、エアフローメータ50の応答特性をモデル化したものであって、エアフローメータモデルM6を用いて、バイパス流量制御バルブモデルM5で算出されたバイパス流量制御バルブ通過流量mISCを、エアフローメータ50の計測値相当に変換する。これにより、エアフローメータ50の応答遅れ分だけの時間遅れを持つ空気流量が得られる。このようにして、エアフローメータモデルM6では、バイパス流量mafmiscが算出される。
The air flow meter model M6 is a model of the response characteristics of the
エアフローメータモデルM6で算出されたバイパス流量は、AFM流量分割部104から吸気弁通過流量計算部106の吸気管モデルM3へ入力される。
The bypass flow rate calculated by the air flow meter model M6 is input from the AFM flow
また、図3のAFM流量分割部104においてXで示す計算部では、AFM流量計算部102で算出されたエアフローメータ流量と、エアフローメータモデルM6で算出されたバイパス流量との差分が算出される。この差分がコンプレッサ流量mafmcmpである。算出されたコンプレッサ流量は、吸気弁通過流量計算部106のインタークーラモデルM1に入力される。
Further, in the AFM flow
次に、図4を用いて、エンジン10の減速時においてエアフローメータ流量、コンプレッサ流量、そしてバイパス流量のそれぞれがどのように変化するかについて説明する。
Next, how the air flow meter flow rate, the compressor flow rate, and the bypass flow rate change when the
図4は、エンジン10の減速時において、空気量推定モデルで算出された各種流量の変化を表した図である。図4の縦軸はエアフローメータ流量mafm、コンプレッサ流量mafmcmp、そしてバイパス流量mafmiscのそれぞれの流量を、横軸は時間を示している。
FIG. 4 is a diagram showing changes in various flow rates calculated by the air amount estimation model when the
エンジン10が減速すると、スロットルバルブ40が閉弁するため、図4に示すようにエアフローメータ流量mafmが減少する。また、エンジン10が減速を始めると、失火を防ぐためにバイパス流量制御バルブ48が開弁するため、図4が示すようにバイパス流量mafmiscがオーバーシュート気味に増加し、その後一定量に制御される。この一定量の制御は、バイパス流量制御バルブ48によって行われる。エアフローメータ流量mafmとバイパス流量mafmiscとの差分がコンプレッサ流量mafmcmpとなる。
When the
[吸気弁通過流量の推定精度の向上]
本実施形態の空気量推定モデルによる吸気弁通過流量の推定精度の向上について説明するために、まず図6及び図7を用いて比較例の説明を行う。
[Improved accuracy of intake flow rate]
In order to explain the improvement of the estimation accuracy of the intake valve passage flow rate by the air amount estimation model of the present embodiment, first, a comparative example will be described using FIG. 6 and FIG.
図6は、比較例において、エンジンの空気の挙動をモデル化した空気量推定モデルを示す機能ブロック図である。比較例における空気量推定モデルには、本実施形態における空気量推定モデルが備えているAFM流量分割部104がない。このため、エアフローメータ流量がそのままインタークーラモデルM1に入力されることになる。なお、比較例と本実施形態とは、AFM流量分割部104を備えているか否かにのみ差異があり、エンジンの構成は同一である。
FIG. 6 is a functional block diagram showing an air amount estimation model in which the behavior of engine air is modeled in the comparative example. The air amount estimation model in the comparative example does not have the AFM flow
図7は、比較例における空気量推定モデルにより算出される各種流量の時系列の変化を表した図である。なお、図7の(b)、(c)、(d)、(e)で示すそれぞれの流量は、比較例における空気量推定モデルで算出された流量である。 FIG. 7 is a diagram showing time-series changes in various flow rates calculated by the air amount estimation model in the comparative example. In addition, each flow volume shown by (b), (c), (d), (e) of FIG. 7 is a flow volume calculated by the air amount estimation model in the comparative example.
図7の(a)は、比較例におけるバイパス流量制御バルブ48の開閉を表している。バイパス流量制御バルブ48が開弁した時点から、バイパス流量、AFM流量、そして吸気弁流量のそれぞれが変化する。
FIG. 7A shows opening and closing of the bypass flow
図7の(b)は、比較例におけるコンプレッサ流量の変化を示している。コンプレッサ流量は、バイパス流量制御バルブ48の開閉に影響を受けることなく、一定である。
FIG. 7B shows changes in the compressor flow rate in the comparative example. The compressor flow rate is constant without being affected by the opening / closing of the bypass flow
図7の(c)は、比較例におけるバイパス流量の変化を示している。比較例におけるバイパス流量の変化は、バイパス流量制御バルブ48の開閉と連動している。
(C) of FIG. 7 has shown the change of the bypass flow volume in a comparative example. The change in the bypass flow rate in the comparative example is linked to the opening and closing of the bypass flow
図7の(d)は、比較例におけるAFM(エアフローメータ)流量の変化を示している。 (D) of Drawing 7 shows change of AFM (air flow meter) flow volume in a comparative example.
図7の(e)は、比較例における吸気弁通過流量の変化を示している。図7の(e)が示すように、吸気弁流量の実際の値(破線)に比べて、吸気弁流量の計算値(実線)の上昇が遅れている。これは、吸気弁流量の実際の値はバイパス流量制御バルブ48が開弁したときに補助空気が流入するため上昇するが、計算値はこの補助空気分が考慮されていないためである。
FIG. 7E shows the change in the intake valve passage flow rate in the comparative example. As shown in FIG. 7E, the calculated value of the intake valve flow rate (solid line) is delayed compared to the actual value of the intake valve flow rate (broken line). This is because the actual value of the intake valve flow rate increases because auxiliary air flows in when the bypass flow
次に、本実施形態の空気量推定モデルによる吸気弁通過流量の推定精度について、図5を用いて、比較例との相違点を中心に説明する。 Next, the estimation accuracy of the intake valve passage flow rate based on the air amount estimation model of the present embodiment will be described with reference to FIG. 5, focusing on the differences from the comparative example.
図5は、本実施形態における空気量推定モデルにより算出される各種流量の時系列の変化を表した図である。 FIG. 5 is a diagram showing time-series changes of various flow rates calculated by the air amount estimation model in the present embodiment.
図5の(c)は、本実施形態におけるバイパス流量の変化を示している。図5の(c)における実線は、エアフローメータモデルM6が算出するバイパス流量である。図5の(c)における破線は、バイパス流量制御バルブモデルM5が算出するバイパス流量制御バルブ通過流量である。バイパス流量は、バイパス流量制御バルブ通過流量と比べて、上昇がゆるやかである。これは、エアフローメータモデルM6において、バイパス流量制御バルブ通過流量がエアフローメータ相当に変換されるためである。 (C) of FIG. 5 has shown the change of the bypass flow volume in this embodiment. The solid line in FIG. 5C is the bypass flow rate calculated by the air flow meter model M6. The broken line in (c) of FIG. 5 is the bypass flow control valve passage flow rate calculated by the bypass flow control valve model M5. The bypass flow rate rises more slowly than the bypass flow rate control valve passage flow rate. This is because, in the air flow meter model M6, the flow rate passing through the bypass flow control valve is converted to an air flow meter equivalent.
図5の(e)は、本実施形態における吸気弁通過流量の変化を示している。図5の(e)には、吸気弁通過流量の実際の値と計算値とが同一の変化をする様子が示されている。このように、本実施形態における空気量推定モデルによれば、比較例が示すような吸気弁通過流量の実際の値と計算値とのズレが発生しない。このため、吸気弁通過流量の推定精度を向上させることができる。この結果、空燃比の制御性が向上し、エミッションを良好に維持できる。 (E) of FIG. 5 has shown the change of the intake valve passage flow rate in this embodiment. FIG. 5 (e) shows how the actual value of the intake valve passage flow rate and the calculated value change in the same way. Thus, according to the air amount estimation model in the present embodiment, there is no deviation between the actual value of the intake valve passage flow rate and the calculated value as shown in the comparative example. For this reason, the estimation accuracy of the intake valve passage flow rate can be improved. As a result, the controllability of the air-fuel ratio is improved and the emission can be maintained satisfactorily.
また、本実施形態の空気量推定モデルは、吸気通路11とバイパス通路46とにおいて、長さ、管径、及びそれぞれの通路に付属しているアクチュエータ(コンプレッサ、I/C、スロットルバルブなど)が異なる場合でも適用することができる。
Further, the air amount estimation model of the present embodiment has a length, a pipe diameter, and an actuator (compressor, I / C, throttle valve, etc.) attached to each passage in the
なお、本実施形態においては、AFM流量計算部102が前記第1の発明による「エアフローメータ流量計算手段」に、AFM流量分割部104が前記第1の発明による「バイパス流量計算手段」及び「吸気通路流量計算手段」に、吸気弁通過流量計算部106が前記第1の発明による「吸気バルブ通過空気流量計算手段」に、インタークーラモデルM1及びスロットルモデルM2が前記第2の発明による「第1の物理モデル」に、吸気管モデルM3及び吸気弁モデルM4が前記第2の発明による「第2の物理モデル」に、それぞれ相当している。
In this embodiment, the AFM flow
10 エンジン
11 吸気通路
16 吸気弁
24 コンプレッサ
36 過給圧センサ
38 インタークーラ
40 スロットルバルブ
42 吸気管
44 吸気管温度センサ
46 バイパス通路
48 バイパス流量制御バルブ
50 エアフローメータ
100 ECU
102 AFM流量計算部
104 AFM流量分割部
106 吸気弁通過流量計算部
M1 インタークーラモデル
M2 スロットルモデル
M3 吸気管モデル
M4 吸気弁モデル
M5 バイパス流量制御バルブモデル
M6 エアフローメータモデル
DESCRIPTION OF
102 AFM flow
Claims (4)
前記エアフローメータの出力から前記エアフローメータを通過した空気の流量であるエアフローメータ流量を計算するエアフローメータ流量計算手段と、
前記バイパス通路に流れる空気の流量であるバイパス流量を前記バイパス流量制御バルブの開度に基づいて計算するバイパス流量計算手段と、
前記エアフローメータ流量と前記バイパス流量とから前記吸気通路に流れる空気の流量である吸気通路流量を計算する吸気通路流量計算手段と、
前記スロットルを含む吸気システムの物理モデルを用いて前記吸気通路流量と前記バイパス流量とに基づき前記吸気バルブ通過空気流量を計算する吸気バルブ通過空気流量計算手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A throttle disposed in the intake passage; an air flow meter attached upstream of the throttle; a bypass passage that bypasses the throttle and connects the downstream of the air flow meter and the upstream of the intake valve; and disposed in the bypass passage An intake valve passing air flow rate, which is a flow rate of air passing through the intake valve, is provided for an internal combustion engine having a bypass flow rate control valve, and the internal combustion engine is controlled based on the intake valve passing air flow rate. In the control device to control,
An air flow meter flow rate calculating means for calculating an air flow meter flow rate which is a flow rate of air passing through the air flow meter from an output of the air flow meter;
A bypass flow rate calculation means for calculating a bypass flow rate, which is a flow rate of air flowing through the bypass passage, based on an opening of the bypass flow rate control valve;
An intake passage flow rate calculation means for calculating an intake passage flow rate which is a flow rate of air flowing into the intake passage from the air flow meter flow rate and the bypass flow rate;
An intake valve passing air flow rate calculation means for calculating the intake valve passing air flow rate based on the intake passage flow rate and the bypass flow rate using a physical model of an intake system including the throttle;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記吸気バルブ通過空気流量計算手段は、
前記第1の物理モデルを用いて前記吸気通路流量から前記スロットルを通過する空気の流量であるスロットル流量を計算する手段と、
前記第2の物理モデルを用いて前記スロットル流量と前記バイパス流量との合計流量から前記吸気バルブ通過空気流量を計算する手段と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The physical model used by the intake valve passage air flow rate calculation means includes a first physical model that models an intake system from a branch point of the bypass passage to the throttle of the intake passage, and the intake passage passage It consists of a second physical model that models the intake system from the junction of the bypass passage to the intake valve,
The intake valve passage air flow rate calculation means includes:
Means for calculating a throttle flow rate that is a flow rate of air passing through the throttle from the intake passage flow rate using the first physical model;
Means for calculating the intake valve passing air flow rate from the total flow rate of the throttle flow rate and the bypass flow rate using the second physical model;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記バイパス流量制御バルブの開度と流量との関係をモデル化したバイパス流量制御バルブモデルを用いて前記バイパス流量制御バルブを通過する空気の流量であるバイパス流量制御バルブ通過流量を計算する手段と、
前記エアフローメータの応答特性をモデル化したエアフローメータモデルを用いて前記バイパス流量制御バルブ通過流量を前記エアフローメータの計測値相当に変換し、変換後の流量を前記バイパス流量として出力する手段と、
を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の制御装置。 The bypass flow rate calculation means includes
Means for calculating a bypass flow rate control valve passing flow rate, which is a flow rate of air passing through the bypass flow rate control valve, using a bypass flow rate control valve model that models a relationship between an opening degree and a flow rate of the bypass flow rate control valve;
Means for converting the flow rate passing through the bypass flow control valve into a value equivalent to the measured value of the air flow meter using an air flow meter model that models the response characteristics of the air flow meter, and outputting the converted flow rate as the bypass flow rate;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013159704A JP2015031181A (en) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013159704A JP2015031181A (en) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | Control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015031181A true JP2015031181A (en) | 2015-02-16 |
Family
ID=52516724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013159704A Pending JP2015031181A (en) | 2013-07-31 | 2013-07-31 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015031181A (en) |
-
2013
- 2013-07-31 JP JP2013159704A patent/JP2015031181A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5182436B2 (en) | Supercharged engine control device | |
US9133792B2 (en) | Unit for estimating the rotational speed of a turbocharger and system and method for controlling an internal combustion engine with a turbocharger | |
US7100375B2 (en) | System for limiting rotational speed of a turbocharger | |
CN102797571B (en) | For estimating the device of amount of exhaust gas recirculation | |
US9989029B2 (en) | Method and device for determining a charge air mass flow rate | |
JP2012225348A (en) | Method of controlling exhaust gas recirculation in turbocharged compression-ignition engine system | |
CN106605055B (en) | Method and device for actuating an exhaust gas recirculation valve of a supercharged internal combustion engine with exhaust gas recirculation | |
GB2475316A (en) | Controlling the level of oxygen concentration in the intake manifold of an i.c. engine having a low pressure EGR route | |
JP2012241625A (en) | Control device for supercharging engine | |
WO2014083654A1 (en) | Control device for engine equipped with supercharger | |
JP2013053546A (en) | Supercharger control device | |
WO2014080523A1 (en) | Control device of internal combustion engine | |
CN112196678A (en) | Method for determining at least one adaptive value of an exhaust gas recirculation rate | |
JP2018119469A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP6515903B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2019203435A (en) | Control device of engine | |
JP6542592B2 (en) | Control device for turbocharged engine | |
Klasén | Modeling and estimation of long route EGR mass flow in a turbocharged gasoline engine | |
JP5561236B2 (en) | Supercharged engine control device | |
JP2015206307A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2015031181A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6930902B2 (en) | Valve controller | |
JP2013155613A (en) | Control device of turbocharged engine | |
CN110388330A (en) | The control of compressor pressure ratio | |
JP2019094854A (en) | Control device of internal combustion engine |