JP5333120B2 - エンジン制御プログラム、方法及び装置 - Google Patents
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Description
このようなエンジンに対する従来の制御系は、図6に示すようなブロック線図で示される。すなわち、燃料噴射量Qの設定値とエンジン回転数RPMの設定値とが入力されて、燃料噴射量Qの値及びエンジン回転数RPMの値に対応付けてEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値の組み合わせUref(=[EGRバルブ開度の目標値,VNTノズル開度の目標値])と新気量MAFの目標値及び吸気圧MAPの目標値の組み合わせXref(=[MAPref,MAFref])が登録されているテーブル11から、燃料噴射量Qの設定値及びエンジン回転数RPMの設定値に対応するUref及びXrefを読み出す。そして、Xrefと新気量MAFの測定値及び吸気圧MAPの測定値の組み合わせXとの差Xerrを、コントローラ12に入力し、コントローラ12は、EGRバルブ開度のフィードバック制御値及びVNTノズル開度のフィードバック制御値の組み合わせUfbを算出する。さらに、UrefとUfbとの和である指令値Uを算出し、指令値Uは、エンジン本体1の定常特性の伝達関数Gpに入力される。指令値Uは、排気循環器EGRに設けられているEGRバルブのバルブ開度と、可変ノズルターボVNTのノズル開度との組み合わせ(=[EGRバルブのバルブ開度,可変ノズルターボVNTのノズル開度])である。ここで、ΔXは、Uに対してGpを作用させると得られる。一方、燃料噴射量Qの設定値に対して、エンジン本体1の過渡応答特性(過渡特性又は動特性とも呼ぶ)の伝達関数Gqを作用させると、ΔXqが得られる。そして、エンジン本体1の動作は、新気量センサによる新気量MAFの測定値と吸気圧センサによる吸気圧MAPの測定値との組み合わせX=ΔXq+ΔXとして観測される。
Xp[t]=Ap・Xp[t-1]+Bp・U[t] (1)
このように、1単位時間前の値Xp[t-1]に依存した値にU[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Ap及びBpは、実際のエンジン本体1の定常特性を反映させた行列である。
Xq[t]=Aq・Xq[t-1]+Bq・Q[t] (2)
このように、1単位時間前の値Xq[t-1]に依存した値にQ[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Aq及びBqは、実際のエンジン本体1の過渡応答特性を反映させた行列である。
Xest=X[t]−(Xp[t]+Xq[t]) (3)
Bp・U[t]=Xp[t]−Ap・Xp[t-1]
U[t]=Bp -1{Xp[t]−Ap・Xp[t-1]}
よって、以下のような式が得られる。
Uest[t]=Bp -1{Xest[t]−Ap・Xest[t-1]} (4)
このように1単位時間前のXest[t-1]に応じた値をXest[t]から差し引いた値となっている。
Dest[t]=AL・Dest[t-1]+BL・Uest[t] (5)
このように、1単位時間前の値Dest[t-1]に依存した値にUest[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、AL及びBLは、所定の特性、例えば1次のローパスフィルタを実現するための行列である。
第1の実施の形態では、図6に示したように、エンジン本体1の過渡応答特性は、燃料噴射量Qに応じた出力値ΔXqを生じさせるものとして定義されていた。一方、図6にも示したように、燃料噴射量Q及びエンジン回転数RPMに対応して、テーブル11から新気量MAFの目標値及び吸気圧MAPの目標値の組み合わせXref(=[MAPref,MAFref])が得られるので、エンジン本体1の過渡応答特性を、図10に示すように、Xrefに応じた出力値ΔXqを生じさせるものとしてモデル化することもできる。
Xq[t]=Aq・Xq[t-1]+Bq2・Xref[t] (6)
このように、1単位時間前の値Xq[t-1]に依存した値にXref[t]に応じた値を加算したものとなっている。なお、Aq及びBq2は、実際のエンジン本体1の過渡応答特性を反映させた行列である。Aqは第1の実施の形態と同じであり、Bq2は以下のように表すことができる。
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値との差を算出し、当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、1単位時間後の外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、1単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を、プロセッサに実行させるためのエンジン制御プログラム。
前記外乱推定ステップが、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかから、前記エンジンの過渡応答特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第1の推定値及び前記新気量の第1の推定値を算出するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値から、前記エンジンの定常特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第2の推定値及び前記新気量の第2の推定値を算出するステップと、
前記吸気圧の測定値と前記吸気圧の第1の推定値及び第2の推定値の和との差と、前記新気量の測定値と前記新気量の第1の推定値及び第2の推定値の和との差とから、前記エンジンの定常特性の影響を除去し且つ所定の特性を与えるためのモデルに従って、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を算出する推定ステップと、
を含む、付記1記載のエンジン制御プログラム。
前記所定の特性が、1次のローパスフィルタである
付記2記載のエンジン制御プログラム。
前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための付記1乃至3のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。
前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための付記1乃至4のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値との差を算出し、当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、1単位時間後の外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、1単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定部と、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力との和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値との差を算出し、当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、1単位時間後の外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、1単位時間後の外乱推定値を算出する外乱推定ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、現時刻のための外乱推定値とから、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を算出する指令値算出ステップと、
を含み、プロセッサに実行されるエンジン制御方法。
103 センサ値取得部 104 目標値テーブル
105 目標値生成部 107,207 外乱推定部
106 フィードバック量生成部 108 指令値生成部
1 エンジン本体 5 吸気圧センサ 6 新気量センサ
Claims (7)
- 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を、単位時間毎に、取得するステップと、
(a)(i)前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、
(ii)前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力と
の和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、
(b)前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と
の差を算出し、
当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値
及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を、単位時間毎に、算出する外乱推定ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、
前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、1単位時間前に算出された外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、1単位時間前に算出された外乱推定値と
から、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を、単位時間毎に、算出する指令値算出ステップと、
を、プロセッサに実行させるためのエンジン制御プログラム。 - 前記外乱推定ステップが、
前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかから、前記エンジンの過渡応答特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第1の推定値及び前記新気量の第1の推定値を算出するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値から、前記エンジンの定常特性のモデルに従って、前記エンジンの吸気圧の第2の推定値及び前記新気量の第2の推定値を算出するステップと、
前記吸気圧の測定値と前記吸気圧の第1の推定値及び第2の推定値の和との差と、
前記新気量の測定値と前記新気量の第1の推定値及び第2の推定値の和との差とから、前記エンジンの定常特性の影響を除去し且つ所定の特性を与えるためのモデルに従って、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を算出する推定ステップと、
を含む、請求項1記載のエンジン制御プログラム。 - 前記所定の特性が、1次のローパスフィルタである
請求項2記載のエンジン制御プログラム。 - 前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項1乃至3のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。 - 前記燃料噴射量の値及び前記エンジン回転数の値に対応して前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値が登録されているテーブルから、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値を読み出すステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項1乃至4のいずれか1つ記載のエンジン制御プログラム。 - 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を、単位時間毎に、取得するデータ取得部と、
(a)(i)前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、
(ii)前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力と
の和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、
(b)前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と
の差を算出し、
当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値
及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を、単位時間毎に、算出する外乱推定部と、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、
前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、1単位時間前に算出された外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、1単位時間前に算出された外乱推定値と
から、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を、単位時間毎に、算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。 - 排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を、単位時間毎に、取得するステップと、
(a)(i)前記燃料噴射量の設定値と前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値とのいずれかに応じた前記エンジンの過渡応答特性のモデルの出力と、
(ii)前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に応じた前記エンジンの定常特性のモデルの出力と
の和として表される前記吸気圧の推定値及び前記新気量の推定値と、
(b)前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と
の差を算出し、
当該差から、前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する外乱推定値
及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する外乱推定値を、単位時間毎に、算出する外乱推定ステップと、
前記吸気圧の目標値及び前記新気量の目標値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とから算出される、前記可変ノズルターボのノズル開度の制御量及び前記排気循環器のバルブ開度の制御量と、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に対応する前記可変ノズルターボのノズル開度の目標値及び前記排気循環器のバルブ開度の目標値と、
前記排気循環器のバルブ開度の指令値に対する、1単位時間前に算出された外乱推定値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値に対する、1単位時間前に算出された外乱推定値と
から、前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値及び前記排気循環器のバルブ開度の指令値を、単位時間毎に、算出する指令値算出ステップと、
を含み、プロセッサに実行されるエンジン制御方法。
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