JP2019530825A - エンジントルクを最大化するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、エンジンパラメータの測定値を表す信号（Ｐｃｙｌｍａｘ）、およびエンジンパラメータの設定点を表す信号（ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐｃｙｌｍａｘ）に基づいて、噴射進角補正を表す信号を生み出すのに適したコントローラ（２）を使用して、信頼性制約および動作サイクル変化にさらされるエンジンによって供給されるトルクを最大化するための方法に関する。方法は具体的には、− 最大シリンダ圧力設定点（ｓｅｔｐｏｉｎｔ＿Ｐｃｙｌｍａｘ）を定義することと、− コントローラ（２）の動作範囲を定義することと、− 最大シリンダ圧力（Ｐｃｙｌｍａｘ）の測定値の安定性基準を定義することと、− 噴射進角を制御することと、− 噴射を補正することとを行うステップを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関のシリンダ内の圧力を最大化するための方法、および関連制御デバイスに関する。本発明は、内燃機関、具体的にはディーゼルエンジンを備えつけられた自動車において有利に使用される。

本発明は、より詳細には、エンジンのパラメータの測定値および仕様を表す信号を、噴射進角（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ａｄｖａｎｃｅ）補正を表す信号として示すことを可能にする方法に関する。

エンジンの開発は、必要な性能レベルを実現するために、信頼性制約を遵守するための噴射仕様の生産および製造の変化を考慮することを伴う。

今日、これらの制約は、「ノミナル」と呼ばれる基準エンジンに対して得られる性能レベルのマージンをもたせることによって遵守される。

これらのマージンを遵守するために、シリンダ内の圧力サイクルの最大レベルがチェックされる。製造されるエンジンの大多数にとって、このことは、各エンジンに対する圧力サイクルの最大レベルが定義される手法に依存する、生み出された各エンジンの性能ポテンシャルを十分に活用しないという結果を生じる。

シリンダ内の圧力の測定値、また具体的には、各圧力サイクルのシリンダ内の圧力の最大レベルの測定値をリアルタイムに使用することによって、エンジンの「ノミナル」仕様表によって許されたシリンダ内の最大圧力に対して課されるこのマージンを減少させることが望ましい。

具体的には、このことは、シリンダ内の圧力の最大レベルを信頼性の限界まで、つまり、仕様表によって許されたシリンダ内の最大圧力を超過しないようにすることによって制御することを伴う。

本発明は、このように理論上の限界に対してとられるマージンを減少させることを有利に可能にするために、エンジンごとにシリンダ内の１つの圧力センサを、またはエンジンの各シリンダに対する圧力センサを、選択的に使用することをさらに伴う。

シリンダ内の圧力の一時的な増加による汚染排出物のばらつきの問題を解決するために、米国特許第８９４２９１２号の文書において解決策が既に説明された。この方法は、エンジンの劣化を早めるという短所があるので、定置式エンジンモードに対して使用されることはない。

ＥＰ０１４５４８０の文書は、圧電デバイスを使用する、シリンダ内の圧力の変化の測定値の使用を開示するが、シリンダ内の圧力を最大化するためにどのパラメータが調節されるかを開示しない。

ＷＯ９０１５２４４の文書は、ピストンの経路の長さ、または開始位置に対して観察され得るピストンの角度のセンサを使用して、点火進角を表す値を制御することを示す。しかし、この文書は、最大化されることになるシリンダ内の圧力の最大値も、目標値付近で調節されることになるシリンダ内の圧力も示さない。

ＤＥ２９５２０７３の文書は、エンジンの連続した生産の変化を自動的に補償する方法を提案する。この文書は、シリンダ内の圧力センサを使用して最大圧力値をサイクルごとに計算する方法を実現する。

センサによって示されたシリンダ内の圧力の最大値を表す値はコントローラに送られるが、これには、仕様値付近のシリンダ内の圧力を制御する機能がない。コントローラは、エンジンのシリンダ内の空気／燃料の混合ガスの効果を増大させることによってエンジン性能を最大化する役割がある。

したがって本発明は、エンジンのパラメータの測定値を表す信号、およびエンジンのパラメータの仕様を表す信号に基づいて、噴射進角補正を表す信号を生成することができるコントローラを備える、信頼性の制約およびサイクルのばらつきにさらされるエンジンによって供給されるトルクを最大化するための方法に関する。これは、
− シリンダ内の圧力最大値の仕様を定義するステップと、
− 前記コントローラの動作範囲を定義するステップと、
− シリンダ内の圧力最大値の測定値の安定性基準を定義するステップと、
− 噴射進角を制御するステップと、
− 噴射進角を補正するステップと
を含む。

方法の実施形態によれば、シリンダ内の圧力最大値の仕様を定義するステップは、シリンダ内の圧力最大値の仕様を表す信号を生成することを含む。

方法の別の実施形態によれば、コントローラの動作範囲を定義するステップは、エンジンスピードおよびエンジントルク要求を表す値と、コントローラの動作に適したエンジントルクの閾値との比較を含む。

１つの実施形態において、コントローラの動作範囲を定義するステップは、シリンダ内の圧力最大値を表す値を安定させるための条件を必要とする。

制御ステップは、比例積分型のコントローラを使用して実行されてよく、前記コントローラは、噴射進角補正を表す生成された信号がエンジンのパラメータの仕様値を超過しないように調整される。

さらにエンジンのパラメータは、シリンダ内の圧力最大値であってよい。

方法の特徴によれば、補正ステップは、前記コントローラによって実行される。

方法の別の実施形態によれば、噴射進角を補正するステップは、噴射進角の限定的な補正を表す信号を制御ユニットに供給する。

具体的には、方法は、エンジンのシリンダに噴射される燃料の流量を補正するステップを含んでいてもよい。

方法の別の実施形態によれば、噴射される流量を補正するステップは、エンジントルクの補助を発生させるために噴射される流量の補正を表す信号を生成する。

方法の別の実施形態によれば、噴射される流量を補正するステップが、一定または実質的に一定の排気温度を保つために実行される。

本発明はまた、エンジンのパラメータの測定値を表す信号、およびエンジンのパラメータの仕様を表す信号に基づいて、噴射進角補正を表す信号を生成することができるコントローラを備える、信頼性の制約およびサイクルのばらつきにさらされるエンジンによって供給されるトルクを最大化するための方法を実行するためのデバイスに関する。

デバイスは、噴射進角の限定的な補正を表す信号、および／またはシリンダに噴射される燃料流量の補正を表す信号に従って、エンジンのシリンダへの噴射を制御するように構成される制御ユニットを備える。

本発明の他の目標、利点、および特徴は、エンジンによって供給されるトルクを最大化するための方法の主なステップ、および関連デバイスの構造要素を概略的に示す添付の図に示される本発明の非限定的な実施形態の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。

エンジンによって供給されるトルクを最大化するための方法の主なステップ、およびトルクを最大化させるための本発明によるデバイスの要素を示す図である。この図において、方法のステップはひし形で描写され、一方、デバイスの構造要素は長方形で描写される。

トルクを最小化するためのデバイスは、信頼性の制約およびサイクルのばらつきにさらされる自動車の内燃機関のシリンダ内の圧力を最小化させるためのものである。

このデバイスは、比較器１、シリンダ内の最大圧力誤差を表す誤差信号ｅｒｒｅｕｒ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}を受け取るコントローラ２を備える。デバイスは、エンジンのシリンダ内の圧力を測定できる圧力センサ７、およびコントローラ２から発する噴射進角補正信号に基づいて、エンジンのシリンダ内の空気／燃料の混合ガスの噴射を制御する制御ユニット６を備える。

方法は、コントローラ２の動作範囲を定義する第１のステップＡ、およびシリンダ内の圧力最大値の測定値の安定性基準を定義するステップＢを含む。コントローラ２は、噴射進角制御を実行することができる。

方法は、噴射進角補正を制限するステップＣ、噴射される燃料流量の補正を計算するステップＤ、シリンダ内の最大圧力勾配を計算するステップＥ、およびフィルタリングするステップＦを含む。

上述のように、コントローラ２の中に統合されることが可能な比較器１は、ピストンの上死点（ＴＤＣ：ｔｏｐ ｄｅａｄ ｃｅｎｔｅｒ）の領域におけるシリンダ内の圧力最大仕様を表す仕様信号ｃｏｎｓｉｇｎｅ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}、およびシリンダ内の圧力最大値のフィルタリングされた測定値を表す信号Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ＿}ｆｉｌｔｒｅｅを受け取ることができる２つの入力を比較する。比較器１は、シリンダ内の圧力最大誤差を表す誤差信号ｅｒｒ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}をこれらの２つの入力から生成する。

例えば、比較器１は、以下の公式を使用してこの値を計算することができる。
ｅｒｒ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}＝ｃｏｎｓｉｇｎｅ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}−Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}＿ｆｉｌｔｒｅｅ

シリンダ内の圧力最大誤差を表す誤差信号ｅｒｒ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}は、コントローラ２に送られる。コントローラは、シリンダ内の圧力最大値の測定値の安定性状態を表す第２の安定性信号ｓｔａｂ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}を受け取るように設置される。

この信号は、安定性基準を満たしたに違いない。したがって方法は、誤差信号がコントローラに到達できるように、遵守されるべき安定性基準が定義されるステップＢを実行する。別の実施形態において、安定性基準はコントローラ２によって検証され、コントローラ２を活性化させるための追加条件である。

コントローラ２は、エンジントルク要求を表す値ＴＱＩ、およびエンジンスピードを表す値Ｎを満足させる特定の動作範囲を有する。この動作範囲はステップＡで定義される。

これは、例えば、エンジントルク要求を表す値ＴＱＩが、コントローラの動作に適したエンジントルクを表す閾値Ｃ_ｍａｘにかなり近いことを活性化条件が必要とするからである。

この条件は、コントローラ２が問い合わせた後、活性化を許可するため、またはしないために、応答信号がコントローラ２に送信されると検証される。

コントローラ２は、特に、シリンダ内の圧力最大値の仕様の閉ループの中で自動制御を行えるようにする低比例項（ｌｏｗ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｔｅｒｍ）を伴う、例えば比例積分型のコントローラである。コントローラは、諸元仕様を超過しないように調整される。

コントローラ２は、噴射進角補正を表す補正信号ｃｏｒｒ＿ａｖａｎｃｅを出力時に生成する。

噴射進角補正は、噴射進角補正のスローダイナミクスを十分保証するために、噴射進角補正を制限するためのステップＣの中で制限される。

この噴射進角補正は、制御ユニット６に到達した後、エンジンの噴射進角の修正をもたらし、エンジンの他のサイクルのばらつきの中で、シリンダ内の圧力最大値の変化をもたらすものである。

同時に、一定の噴射燃料流量によって、噴射進角の修正が排気温度Ｔ_ａｖｔに影響を及ぼす。これは、噴射進角が大きくなればなるほど、ますます排気温度が減少するからである。

本発明は有利なことに、ステップＤにおいて、エンジントルクの補助を得るために、サイクル中に実質的に一定の排気温度Ｔ_ａｖｔを維持しながら、噴射燃料の流量補正を噴射進角の各変化に対して計算することを提案する。

この計算は、添付の図に示されていないが制御ユニット６に統合されることが可能であり、噴射流量補正を表す補正信号ｃｏｒｒ＿ｄｅｂｉｔを生成する計算ユニットによって行われてよい。

上述のように、シリンダ圧力センサ７は、各サイクルにおけるシリンダ内の圧力を測定する。

これらの測定値は、フィルタリングステップＦの中でフィルタリングされ、エンジンが動いている限り反復して繰り返されるサイクルを生み出すために比較器１に送られる。

しかし、フィルタリングは、コントローラ２によって、潜在的かつ一時的に仕様の超過を引き起こす可能性のある遅延をもたらす。

コントローラの動作範囲は、有利なことに、フィルタリング遅延の短所を克服することを可能にする。

さらに、最大圧力値Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}の勾配ｇｒａｄ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}がステップＥで計算され、それにより、測定値の安定性基準を定義し、したがって有利なことに、システムのローダイナミクスを保証できる。

エンジンが動いている限り反復して繰り返されるサイクルを生み出すために、安定性信号ｓｔａｂ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}が生成され、コントローラ２に送信される。

方法の１つの実施形態において、コントローラは従来のＰＩＤ（比例積分微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ））コントローラであるが、その一方で仕様の超過を引き起こすという短所がある。

方法の別の実施形態において、コントローラの動作基準は、エンジントルクおよびエンジンスピードの勾配に関する条件を含む。

Claims (12)

1. エンジンのパラメータの測定値を表す信号（Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）、および前記エンジンの前記パラメータの仕様を表す信号（ｃｏｎｓｉｇｎｅ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）に基づいて、噴射進角補正を表す信号（ｃｏｒｒ＿ａｖａｎｃｅ）を生成することができるコントローラ（２）を備える、信頼性の制約およびサイクルのばらつきにさらされる前記エンジンによって供給されるトルクを最大化するための方法であって、
   − シリンダ内の圧力最大値の仕様（ｃｏｎｓｉｇｎｅ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）を定義するステップと、
   − 前記コントローラの動作範囲を定義するステップと、
   − 前記シリンダ内の前記圧力の最大値の測定値（Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）の安定性基準を定義するステップと、
   − 前記噴射進角を制御するステップと、
   − 前記噴射進角を補正するステップと
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記シリンダ内の前記圧力最大値の仕様を定義する前記ステップが、前記シリンダ内の前記圧力最大値の仕様を表す信号（ｃｏｎｓｉｇｎｅ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）を生成することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記コントローラの動作範囲を定義する前記ステップが、エンジンスピードおよびエンジントルク要求を表す値（Ｎ、ＴＱＩ）と、前記コントローラの前記動作に適したエンジントルクの閾値（Ｃ_ｍａｘ）との比較を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記コントローラの動作範囲を定義する前記ステップが、前記シリンダ内の前記圧力最大値を表す値（Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）を安定させるための条件を必要とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記制御ステップが、比例積分型のコントローラ（２）を使用して実行され、前記コントローラが、噴射進角補正を表す生成された前記信号（ｃｏｒｒ＿ａｖａｎｃｅ）が前記エンジンの前記パラメータの仕様値を超過しないように調整される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記エンジンの前記パラメータが、前記シリンダ内の前記圧力最大値である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記噴射進角補正ステップが、前記コントローラ（２）によって実行される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記噴射進角を補正する前記ステップが、前記噴射進角の限定的な補正を表す信号（ｃｏｒｒ＿ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ＿ｂｏｒｎｅｅ）を制御ユニット（６）に供給する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記エンジンの前記シリンダに噴射される燃料の流量を補正するステップを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 噴射される前記流量を補正する前記ステップが、エンジントルクの補助を発生させるために噴射される前記流量の補正を表す信号（ｃｏｒｒ＿ｄｅｂｉｔ）を生成する、請求項９に記載の方法。
11. 噴射される前記流量を補正する前記ステップが、一定または実質的に一定の排気温度（Ｔ_ａｖｔ）を保つために実行される、請求項１０に記載の方法。
12. エンジンのパラメータの測定値を表す信号（Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）、および前記エンジンの前記パラメータの仕様を表す信号（ｃｏｎｓｉｇｎｅ＿Ｐ_{ｃｙｌｍａｘ}）に基づいて、噴射進角補正を表す信号を生成することができるコントローラ（２）を備える、信頼性の制約およびサイクルのばらつきにさらされる前記エンジンによって供給されるトルクを最大化するための方法を実行するためのデバイスであって、前記噴射進角の限定的な補正を表す信号（ｃｏｒｒ＿ａｖａｎｃｅ＿ｂｏｒｎｅｅ）、および／または前記シリンダに噴射される前記燃料流量の補正を表す信号（ｃｏｒｒ＿ｄｅｂｉｔ）に従って、前記エンジンの前記シリンダへの前記噴射を制御するように構成されている制御ユニット（６）を備えることを特徴とする、デバイス。
    

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