JP6512078B2 - Injection control device and injection control system - Google Patents
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Description
内燃機関における噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an injection control device in an internal combustion engine.
従来から、内燃機関の吸気通路内に設けられるスロットルバルブを通過する空気について、その流量を正確に測定あるいは推定することが要求されている。特許文献1には、温度に対する空気の粘性変化が測定結果に与える影響を緩和するため、スロットルバルブを通過する空気の流量を、粘性補正係数を含んだモデル式に基づいて算出するスロットル弁通過空気流量推定装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a demand for accurately measuring or estimating the flow rate of air passing through a throttle valve provided in an intake passage of an internal combustion engine. In Patent Document 1, in order to reduce the influence of the change in viscosity of air with respect to temperature on the measurement results, the air passing through the throttle valve is calculated based on a model equation including a viscosity correction coefficient. A flow rate estimator is disclosed.
ところで、スロットルバルブを通過する吸気流量を検出する吸気流量センサの特性は、内燃機関ごとの吸気通路の形状によって異なる。従来、吸気流量センサの特性は、車種ごと、ひいては吸気通路の形状ごとに入出力特性が実測され管理されていた。 By the way, the characteristics of the intake flow rate sensor for detecting the intake flow rate passing through the throttle valve differ depending on the shape of the intake passage for each internal combustion engine. Heretofore, as for the characteristics of the intake flow rate sensor, the input / output characteristics have been measured and managed for each vehicle type, and hence for each shape of the intake passage.
逆に言えば、内燃機関メーカーや車両メーカーにとっては、車種ごとの吸気通路の形状についてのバリエーションを把握し、事前にすべてのバリエーションについて吸気流量を実測して吸気流量センサの特性データを蓄積しておかなければならない。 Conversely speaking, for internal combustion engine manufacturers and vehicle manufacturers, the variation of the shape of the intake passage for each vehicle type is grasped, the intake flow rate is measured for all the variations in advance, and the characteristic data of the intake flow rate sensor is accumulated. It must be done.
さらに、吸気通路を含まない内燃機関を単体で販売するような場合には、事前に吸気通路の形状に適合した吸気流量センサ特性を把握しておくことは事実上不可能である。例えば燃料噴射の制御は吸気流量に基づいて行われるので、吸気流量の測定あるいは推定の精度が低いと正確な噴射制御が困難になる虞がある。 Furthermore, in the case where an internal combustion engine not including the intake passage is sold alone, it is practically impossible to grasp in advance the intake flow rate sensor characteristic adapted to the shape of the intake passage. For example, since the control of fuel injection is performed based on the intake flow rate, if the accuracy of measurement or estimation of the intake flow rate is low, accurate injection control may be difficult.
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、吸気通路ごとに、より正確な吸気流量を推定することのできる噴射制御装置および噴射制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an injection control device and an injection control system capable of estimating an intake flow rate more accurately for each intake passage.
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. In addition, the reference numerals in the parenthesis described in the claims and this section indicate the correspondence with specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the technical scope of the invention is limited. It is not something to do.
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関において燃料の噴射を制御するための制御部(100)を備える噴射制御装置および噴射制御装置を備えた噴射制御システムであって、制御部は、クランクシャフト(230)に接続されたピストン(200)が収容されるシリンダに空気を導入する吸気通路(400)内における吸気流量の実測値である実測流量を取得する実測流量取得部(111)と、吸気通路内の温度を取得する温度取得部(121)と、吸気通路内の圧力を取得する圧力取得部(131)と、を備え、制御部は、吸気通路内の温度と、吸気通路内の圧力と、ピストンが下死点に至るまでにシリンダ内に吸気される空気の体積と、に基づいて所定の理論式にしたがって計算された理論流量と、実測流量とを、吸気流量を変化させつつサンプリングし、実測流量と理論流量との回帰関係を示す回帰特性線を算出し、回帰特性線上において、実測流量に対応した推定流量に基づいて燃料の噴射を制御することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention is an injection control device including a control unit (100) for controlling the injection of fuel in an internal combustion engine, and an injection control system including the injection control device, the control unit comprising An actual measurement flow rate acquiring unit (111) for acquiring an actual measurement flow rate which is an actual measurement value of an intake air flow rate in an intake passage (400) for introducing air into a cylinder in which a piston (200) connected to a crankshaft (230) is accommodated; And a temperature acquisition unit (121) for acquiring the temperature in the intake passage, and a pressure acquisition unit (131) for acquiring the pressure in the intake passage, and the control unit controls the temperature in the intake passage and the intake passage. The theoretical flow rate calculated according to a predetermined theoretical formula based on the internal pressure and the volume of air taken into the cylinder until the piston reaches While sampling, it is characterized by calculating a regression characteristic line showing a regression relation between the actual measurement flow and the theoretical flow, and controlling the fuel injection on the regression characteristic line based on the estimated flow corresponding to the actual measurement flow. .
これによれば、制御部は、シリンダに導入される空気の体積(定数)を情報として保持しておけば、シリンダに吸気通路が組み上げられた後の任意の時点において、温度、圧力、を取得することで理論的な吸気流量を計算することができる。加えて、吸気流量の実測値を取得することで、計算された理論流量との間で回帰分析を行うことができる。すなわち、制御部は、実測流量と理論流量との回帰関係を示す回帰特性線を算出して、噴射制御に用いる推定流量を、回帰特性に基づいて導出することができる。 According to this, if the control unit holds the volume (constant) of the air introduced into the cylinder as information, it obtains the temperature and pressure at any time after the intake passage is assembled in the cylinder. Theoretical intake flow can be calculated. In addition, it is possible to perform regression analysis with the calculated theoretical flow rate by acquiring the measured value of the intake flow rate. That is, the control unit can calculate a regression characteristic line indicating a regression relationship between the actual measurement flow rate and the theoretical flow rate, and derive the estimated flow rate used for the injection control based on the regression characteristic.
計算される回帰特性は、シリンダと吸気通路が組み上げられた内燃機関の系に固有であるから、事前に吸気通路の形状等を考慮して吸気流量センサの特性データを蓄積しておく必要がない。また、回帰特性は系ごとの実測流量に基づいて計算されるので、吸気通路の製造ばらつき等の誤差要素を含んでいる。したがって、事前に実測されたひとつの特性データを個々に展開する場合に較べて、個々の系内における吸気流量の推定精度を向上することができる。 Since the regression characteristic to be calculated is unique to the system of the internal combustion engine in which the cylinder and the intake passage are built up, it is not necessary to previously store the characteristic data of the intake flow rate sensor in consideration of the shape of the intake passage etc. . Further, since the regression characteristic is calculated based on the actual measurement flow rate for each system, it includes an error factor such as manufacturing variation of the intake passage. Therefore, the estimation accuracy of the inspiratory flow rate in each system can be improved as compared with the case of individually developing one characteristic data measured in advance.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings. The same reference numerals are given to parts which are the same as or equivalent to each other in the following drawings.
(第1実施形態)
最初に、図1を参照して、本実施形態に係る噴射制御装置および噴射制御装置を含む噴射制御システムの概略構成について説明する。
First Embodiment
First, with reference to FIG. 1, a schematic configuration of an injection control system including the injection control device and the injection control device according to the present embodiment will be described.
本実施形態における噴射制御システムは、例えば車両に搭載される内燃機関において、インジェクタによる噴射を制御する噴射制御装置を含むシステムである。車両はディーゼル車、ガソリン車を問わないが、本実施形態では混合気の点火に供されるイグナイタを備えないディーゼル車について記載する。 The injection control system in the present embodiment is, for example, a system including an injection control device that controls injection by an injector in an internal combustion engine mounted on a vehicle. The vehicle may be a diesel vehicle or a gasoline vehicle, but in the present embodiment, a diesel vehicle without an igniter to be used for ignition of a mixture is described.
図1に示すように、本実施形態における噴射制御システム1000は、ピストン200と、ピストン200を収容するシリンダ210と、コンロッド220を介してピストン200と連結されたクランクシャフト230と、シリンダ210と一体的に成型されクランクシャフト230を収容するクランクケース240と、を備えている。なお、エンジンオイルを貯留するオイルケースは図示を省略している。
As shown in FIG. 1, the
さらに、噴射制御システム1000は、シリンダ210の内部に燃料を噴射するためのインジェクタ300を備えている。
Furthermore, the
さらに、噴射制御システム1000は、シリンダ210の内部に空気を導入するための吸気通路400と、燃焼後の気体をシリンダ210の内部から排気するための排気通路500と、を備えている。
Further, the
吸気通路400におけるシリンダ210との接続端には吸気バルブ410が設けられている。吸気バルブ410が開弁されるとシリンダ210と吸気通路400が連通して、吸気通路400を流れた空気がシリンダ210内に導入可能になる。また、吸気通路400にはスロットルバルブ420が設けられている。スロットルバルブ420は、開度を任意に変更できるようになっている。スロットルバルブ420が開くほどシリンダ210に吸気される空気の質量流量が大きくなる。車両が走行している状態にあっては、スロットルバルブ420はほぼ全開の状態となっている。なお、後述する排気再循環(EGR)により排気ガスを吸気通路400に還流する場合にはスロットルバルブ420を閉弁側にシフトしてシリンダ210に外部から導入される空気量を減少させる。これにより、適正量の空気をシリンダ210内に導入することができる。
An
一方、排気通路500におけるシリンダ210との接続端には排気バルブ510が設けられている。排気バルブ510が開弁されるとシリンダ210と排気通路500が連通して、シリンダ210内の気体が排気通路500を流れて外部に排気される。
On the other hand, an
本実施形態における噴射制御システム1000は、排気通路500と吸気通路400とをシリンダ210を介さずに連通する再循環路600を備えている。再循環路600は排気を吸気に還流する通路である。再循環路600は、いわゆる排気再循環(EGR)のために設けられている。排気通路500に存在する混合気の燃焼により吸気される空気よりも酸素濃度の低い気体を、吸気通路400に再循環させることによって、NOxの発生量を低減することができる。
The
排気通路500から吸気通路400に至る間には冷却部610と再循環バルブ620が設けられている。冷却部610は排気ガスを冷却するものである。冷却部610により排気ガスの冷却せずに還流する場合に較べて点火前の混合気の温度を低くすることができる。これにより燃焼温度を低下させてNOxの発生を抑制することができる。再循環バルブ620は、排気通路500から吸気通路400に還流する排気ガスの流量を調整している。再循環バルブ620を完全に閉状態にすれば還流を止めることができる。
A
さらに、噴射制御システム1000は、制御部100を備えている。制御部100は所謂エンジンECUに相当し、インジェクタ300による燃料の噴射を制御している。また、制御部100は吸気バルブ410、排気バルブ510、スロットルバルブ420および再循環バルブ620の開度を制御している。制御部100については追って詳述する。
Furthermore, the
この噴射制御システム1000におけるクランクシャフト230の回転原理について簡単に説明する。
The principle of rotation of the
ピストン200はシリンダ210の内部をシリンダ210の長手方向に沿って往復するようになっている。ピストン200はコンロッド220を介してクランクシャフト230に機械的に連結されている。ピストン200が上死点と下死点との間で往復することによりクランクシャフト230が回転する。
The
ピストン200の往復運動はシリンダ210の内壁とピストン200に囲まれた領域Rにおける気体の膨張と、クランクシャフト240の慣性による回転によって実現される。4ストロークで駆動する内燃機関においては、具体的には、領域Rの体積が最も小さくなる上死点から領域Rの体積が最も大きくなる下死点に至る間に吸気バルブ410が開弁してシリンダ210内に体積Vの空気が導入される。その後、ピストン200が再び上死点に至るまでに空気が圧縮される。そして、圧縮による昇温により空気の温度が混合気の発火点に相当する温度に至った後、所定のタイミングでインジェクタ300から所定量の燃料がシリンダ210内に噴射され混合気となる。燃料の噴射により混合気が点火する。この点火により燃焼ガスが膨張してピストン200を付勢し、ピストン200は上死点から下死点に向かって運動する。クランクシャフト230は慣性により回転を継続するが、ピストン200が下死点から上死点に至る期間で排気バルブ510が開弁してシリンダ210内の燃焼ガスを排気通路500に排気する。排気後は吸気バルブ410が開弁し、ピストン200が上死点から下死点に至る間に再び吸気が行われる。このサイクルを繰り返してクランクシャフト230の回転が継続する。
The reciprocating motion of the
次に、図1および図2を参照して、制御部100について詳しく説明する。
Next, the
制御部100は、図2に示すように、インジェクタ300に通信可能に接続され、所定のタイミングで所定量の燃焼をシリンダ210内に噴射する制御を行っている。この制御は、主に、吸気通路400を流れる空気の流量である吸気流量と、吸気通路400内の温度T、圧力Pに基づいて行われる。また、制御部100は、吸気バルブ410、排気バルブ510、再循環バルブ620、およびスロットルバルブ420の開度を制御している。
As shown in FIG. 2, the
この噴射制御システム1000は、図1に示すように、吸気通路400に流量センサ110と、温度センサ120と、圧力センサ130と、を備えている。流量センサ110、温度センサ120、圧力センサ130は、それぞれ特許請求の範囲における流量検出部、温度検出部、圧力検出部に相当する。
As shown in FIG. 1, the
制御部100は、図2に示すように、実測流量取得部111を有し、流量センサ110が検出した吸気流量の実測値(実測流量Ma)、あるいは吸気流量と一対一に対応する物理量(例えば流量センサ110が出力する電圧や周波数)を取得している。また、制御部100は温度取得部121を有し、温度センサ120が検出した吸気通路400内の温度の実測値Tを取得している。また、制御部100は圧力取得部131を有し、圧力センサ130が検出した吸気通路400内の圧力の実測値Pを取得している。
As shown in FIG. 2, the
加えて、制御部100は演算部101を有している。演算部101は、実測流量取得部111、温度取得部121、圧力取得部131がそれぞれ取得した実測流量Ma、温度T、圧力Pを統合して流量センサ110の特性を系に対してキャリブレーションするための回帰特性線を算出している。算出された回帰特性線は制御部100の外部あるいは内部に設けられたメモリ140に格納され、走行中における吸気流量の推定に供される。
In addition, the
次に、図3および図4を参照して、演算部101が回帰特性線を算出する具体的な思想について説明する。
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, a concrete concept of the
本実施形態における排気再循環(EGR)が行われる噴射制御システム1000では、吸気通路400を流れる空気の質量流量MMAFは数式1に示すように表される。
ここで、MCLDはシリンダ210へ流れ込む気体の質量流量であり、MEGRは再循環路600から吸気通路400に還流される気体の質量流量であり、Vはピストン200が上死点下死点に至る間にシリンダ210内に導入される空気の体積であり、Pは吸気通路400内の圧力であり、Tは吸気通路400内の温度である。なお、Rは気体定数、mairは空気のみかけの分子量(略28.966g/mol)である。Vは制御部100が搭載される車両における内燃機関のシリンダ210に固有の定数であり、予めメモリ140等に格納されるべき情報である。
Here, M CLD is a mass flow rate of gas flowing into the
再循環バルブ620が閉弁された状態で、吸気通路400内が定常状態に到達すると、MEGR=0且つdP=0と近似することができるので、数式1は数式2のようになる。
シリンダ210へ流れ込む気体の質量流量MCLDは、気体の状態方程式を用いて、数式3のように近似できる。
以下、数式3により計算される吸気通路400の吸気流量を理論流量Mbと称する。数式3から自明なように、理論流量Mbは、温度センサ120が検出した吸気通路400内の温度の実測値Tと、圧力センサ130が検出した吸気通路400内の圧力の実測値Pと、系に固有の体積Vと、気体定数Rと、空気のみかけの分子量mairとを用いて計算することができる。
Hereinafter, the intake flow rate of the
なお、数式3では、質量流量MCLDの近似に理想気体の状態方程式を用いたが、実在気体の状態方程式を用いてもよい。例えば、ファンデルワールスの状態方程式や、ディーテリチの状態方程式、ペン=ロビンソンの状態方程式、ビリアル式を採用してもよい。これらの状態方程式が、特許請求の範囲に記載の理論式に相当する。 In Equation 3, the equation of state of an ideal gas is used to approximate the mass flow rate MCLD , but the equation of state of a real gas may be used. For example, Van der Waal's equation of state, Deterici equation of state, Penn-Robinson equation of state, or virial equation may be adopted. These equations of state correspond to theoretical formulas described in the claims.
制御部100における実測流量取得部111は、エンジン回転数ひいては燃焼噴射量、およびスロットルバルブ420の開度を所定の状態に設定して実測流量Maを取得する。実測流量Maは流量そのものを取得してもよいし、質量流量と一対一に対応する、流量センサ110の出力値(例えば電圧や周波数)であってもよい。
The actually measured flow
加えて、制御部100における演算部101は、実測流量Maを取得した状態と同一の状態において、取得される温度T、圧力Pに基づいて理論流量Mbを算出する。そして、演算部101は、実測流量Maおよび対応する理論流量Mbをメモリ140に記録する。
In addition, the
一つの測定点(実測流量Maと理論流量Mbの組み合わせ)の取得が終了した後、制御部100はエンジン回転数およびスロットルバルブ420の開度を変更することで吸気流量を変化させて次の測定点を取得する。このように、制御部100は複数の測定点を測定する。演算部101は、図3に示すように、実測流量Maを説明変数とし、理論流量Mbを目的変数として回帰分析を実行し、回帰特性線を算出する。
After acquisition of one measurement point (combination of measured flow rate Ma and theoretical flow rate Mb) is completed, the
なお、吸気通路400に設置され、排気通路500に設置される図示しない排気タービンに連動して回転するコンプレッサタービンにおいて、そのブレード傾斜角を任意に変更することで吸気流量を変化させることができる場合がある。しかしながら、このような場合には、回帰特性線の算出のための測定点の取得時は、ブレード傾斜角を一定にしておくことが好ましい。
In a compressor turbine installed in the
なお、回帰分析により算出する回帰特性線は、一次方程式を用いる線形回帰のほか、非線形回帰であってもよい。また、本実施形態に示す回帰特性線には、移動平均線のように、所定の関数に回帰しないものを含む。線形回帰による回帰分析を行う場合には少なくとも2点の測定点を取得すればよい。 The regression characteristic line calculated by regression analysis may be nonlinear regression as well as linear regression using a linear equation. Further, the regression characteristic line shown in the present embodiment includes one that does not regress to a predetermined function, like a moving average line. When performing regression analysis by linear regression, at least two measurement points may be acquired.
回帰特性線の算出後、制御部100は、算出された回帰特性線をメモリ140に格納する。図4に示すように、制御部100は、流量センサ110により検出される実測流量を、この回帰特性線に基づいて理論流量に変換し、その流量を推定流量としてインジェクタ300による燃焼噴射制御や、吸気バルブ410、排気バルブ510、再循環バルブ620、およびスロットルバルブ420の開度の制御に用いる。
After calculating the regression characteristic line, the
回帰特性線をメモリ140に格納する形態は限定されないが、例えば回帰特性線が、実測流量を説明変数とする関数として格納される。この場合、制御部100は、流量センサ110により検出される実測流量を説明変数に代入して推定流量を算出する。
Although the form in which the regression characteristic line is stored in the
また、回帰特性線上の複数の点、すなわち、回帰特性線上の実測流量Maと理論流量Mbの組み合わせがテーブルとしてメモリ140に格納されてもよい。テーブルに無い説明変数(実測流量)が流量センサ110により観測された場合は、テーブルに存在する点の間を直線近似して推定流量を算出する。
Also, a plurality of points on the regression characteristic line, that is, a combination of the measured flow rate Ma and the theoretical flow rate Mb on the regression characteristic line may be stored as a table in the
次に、図5を参照して、制御部100の動作フローについて説明する。
Next, the operation flow of the
図5に示すように、まず、ステップS1が実行される。ステップS1は、制御部100が回帰特性線の算出命令を受信するステップである。回帰特性線は、流量センサ110の搭載された系において、実測流量を、理論流量にキャリブレーションするための補正因子である。このため、回帰特性線を算出するタイミングは任意であるものの、一般のエンドユーザによってキャリブレーションが実行されるのは稀である。回帰特性線の算出命令は、通常、整備工場やディーラによって制御部100に入力される。この命令をトリガーとして、制御部100は流量センサ110のキャリブレーションを開始する。
As shown in FIG. 5, first, step S1 is executed. Step S1 is a step in which the
ステップS1の後、ステップS2が実行される。ステップS2は、車両が流量センサ110のキャリブレーションに適した状態にあるか否かを制御部100が判定するステップである。キャリブレーションに適した状態とは、例えば、運転者によるアクセル操作がない状態や、ギアインによる負荷変動が生じ得ない状態、各種センサの故障が発生していない状態である。これらの操作や故障は、実測流量の測定および理論流量の算出に対して外乱となる。ステップS2は、車両の状態が、実測流量および理論流量の一つの組み合わせをサンプリングしている間において吸気流量の不動が担保できる環境下、すなわちキャリブレーションに適した環境下にあるか否かを判定するステップである。車両がキャリブレーションに適した環境下にあればステップS2はYES判定となる。
After step S1, step S2 is executed. Step S2 is a step in which the
また、本実施形態におけるキャリブレーションは、吸気流量を意図的に変化させて実測流量Maと理論流量Mbをサンプリングすることにより実現できる。つまり、吸気流量を変化させるためにエンジン回転数やスロットルバルブ420の開度を変化させることになる。とくに、吸気流量が比較的大きくなる条件では、通常の走行に較べて内燃機関への負荷が大きくなる場合がある。このため、ステップS2では、上記したような外乱が無い状態を判定することに加えて、車両が意図せずに急発進する等の状況が発生しない、安全な状態にあるか否かを判定するようにしてもよい。例えば、シフトレンジがニュートラルであり、その他アクチュエータがエンジン回転数やスロットルバルブ420の開度の変化に対してディセーブルな状態であることを以ってYES判定となる。ステップS2がNO判定の場合はキャリブレーションに係る動作フローを終了する。
Further, the calibration in the present embodiment can be realized by intentionally changing the intake flow rate and sampling the measured flow rate Ma and the theoretical flow rate Mb. That is, in order to change the intake flow rate, the engine speed and the opening degree of the
ステップS2がYES判定の場合はステップS3に進む。ステップS3は、制御部100が、再循環バルブ620を閉弁し、エンジン回転数ひいてはインジェクタ300による燃焼噴射量と、スロットルバルブ420の開度と、を所定の状態に設定するステップである。このステップS3により、吸気通路400を流れる空気の吸気流量は、設定された状態に対応した流量になる。
When step S2 is a YES determination, it progresses to step S3. Step S3 is a step in which the
ステップS3の後、ステップS4が実行される。ステップS4は、実測流量取得部111により取得される実測流量Ma、温度取得部121により取得される温度T、圧力取得部131により取得される圧力Pの時間に対するばらつきが所定の範囲内に収まっているか否かを判定するステップである。これらの実測値のばらつきが所定の範囲内に収まっている場合、制御部100は、吸気通路400内の状態が十分に定常状態に達したと判定する。すなわち、ステップS4がYES判定となる。NO判定の場合は、YES判定となるまでステップS3で設定した状態を維持する。
After step S3, step S4 is executed. In step S4, the variation with respect to time of the actually measured flow rate Ma acquired by the actually measured flow
ステップS4がYES判定の場合はステップS5に進む。ステップS5は、制御部100における実測流量取得部111が実測流量Maを取得するとともに、数式3に基づいて理論流量Mbを算出するステップである。
When step S4 is a YES determination, it progresses to step S5. Step S5 is a step in which the measured flow
ステップS5の後、ステップS6が実行される。ステップS6は、回帰分析のために十分な数の測定点、すなわち実測流量Maと理論流量Mbの組み合わせを取得できたか否かを制御部100が判定するステップである。前述のように、線形回帰の場合には、最低でも2点の測定点が取得できればよい。ただし、線形回帰、非線形回帰の別なく、実測流量Maが比較的小さな低流量域から、比較的流量の多い大流量域に至って、満遍なく、且つ、できるだけ多くの測定点を取得することが好ましいことは言うまでもない。
After step S5, step S6 is performed. Step S6 is a step in which the
ステップS6において、十分な数の測定点が取得されていないと判定された場合は、NO判定となり、ステップS3に戻る。このような場合には、以前に設定された吸気流量取得状態に対して、エンジン回転数ひいてはインジェクタ300による燃焼噴射量と、スロットルバルブ420の開度と、を変化させて、吸気流量を変更する。なお、低流量域ではエンジン回転数は比較的小さい状態でスロットルバルブ420の開度の調整のみで吸気流量を調整する。中流量域および大流量域においてはスロットルバルブ420を全開とし、エンジン回転数によって吸気流量を調整すると良い。
If it is determined in step S6 that a sufficient number of measurement points have not been acquired, the determination is NO, and the process returns to step S3. In such a case, the intake air flow rate is changed by changing the engine speed, that is, the combustion injection amount by the
ステップS6において、十分な数の測定点が取得されたと判定され、ステップS6がYES判定となった場合にはステップS7に進む。ステップS7は、制御部100が回帰分析を実行して回帰特性線を算出するステップである。回帰特性線の算出の具体的な思想は前述のとおりであるから、詳細の記載を省略する。
In step S6, it is determined that a sufficient number of measurement points have been acquired, and when step S6 is determined as YES, the process proceeds to step S7. Step S7 is a step in which the
ステップS7の後、ステップS8に進む。ステップS8は、制御部100が、算出された回帰特性線をメモリ140に格納するステップである。回帰特性線の格納についても、前述のとおりであるから、詳細の記載を省略する。
After step S7, the process proceeds to step S8. Step S8 is a step in which the
これにより、制御部100は、走行中等において、流量センサ110により検出される実測流量Maを、回帰特性線に基づいた推定流量に変換して、該推定流量に基づいて、インジェクタ300による燃焼噴射制御や、吸気バルブ410、排気バルブ510、再循環バルブ620、およびスロットルバルブ420の開度の制御を行うことができる。
Thereby, the
次に、本実施形態における噴射制御装置および噴射制御装置を含む噴射制御システムを採用することによる作用効果について説明する。 Next, the effects and advantages of employing the injection control system and the injection control system including the injection control system in the present embodiment will be described.
制御部100は、シリンダ210に導入される空気の体積V(定数)を情報として保持しておけば、シリンダ210に吸気通路400が組み上げられた後の任意の時点において、温度T、圧力P、を取得することで理論的な吸気流量(理論流量Mb)を計算することができる。加えて、吸気流量の実測値(実測流量Ma)を取得することで、計算された理論流量との間で回帰分析を行うことができる。すなわち、制御部100は、実測流量と理論流量との回帰関係を示す回帰特性線を算出し、回帰特性線と実測流量に基づいて噴射制御に供するべき推定流量を導出することができる。
If
計算される回帰特性線は、シリンダ210と吸気通路400とが組み上げられた内燃機関の系に固有であるから、事前に吸気通路400の形状等を考慮して流量センサの特性データを蓄積しておく必要がない。また、回帰特性線は系ごとの実測流量に基づいて計算されるので、吸気通路400の製造ばらつき等の誤差要素を含んでいる。したがって、事前に実測されたひとつの特性データを個々に展開する場合に較べて、個々の系内における吸気流量の推定精度を向上することができる。
Since the regression characteristic line to be calculated is unique to the system of the internal combustion engine in which the
(変形例)
上記したステップS5で取得される実測流量Maおよび算出される理論流量Mbについて、その精度や確度を判定して、当該測定点を回帰特性線の算出に用いるべきか否かを判定するようにしても良い。
(Modification)
As to the measured flow rate Ma acquired in step S5 and the calculated theoretical flow rate Mb, the accuracy and the accuracy are determined to determine whether the measurement point should be used to calculate the regression characteristic line or not. Also good.
また、ステップS7で算出された回帰特性線について、その精度や確度を判定して、当該回帰特性線を推定流量の算出に利用するか否かを判定するようにしても良い。 Further, the accuracy or the accuracy of the regression characteristic line calculated in step S7 may be determined to determine whether the regression characteristic line is used to calculate the estimated flow rate.
これらの判定を制御部100の動作フローに組み込んだものを図6に示す。具体的には、第1実施形態において説明した動作フローにおけるステップS5の後に、ステップS9が介在している。また、ステップS7の後に、ステップS10が介在している。
What incorporated these determinations into the operation flow of the
ステップS9は、ステップS5の時点で取得あるいは算出された実測流量Maおよび理論流量Mbの測定点が確からしいものか否かを、制御部100が判定するステップである。例えば、図7に示すように、ある実測流量Maに対して、予め想定される理論流量の上限値と下限値を設定しておく。図7において、実測流量Ma全体に亘る上限値の集合として上限線を図示している。同様に、実測流量Ma全体に亘る下限値の集合として下限線を図示している。
Step S9 is a step in which the
制御部100は、ステップS5により得られる測定点が、上限線以下、かつ、下限値以上の領域に存在する場合はステップS9がYES判定であるとしステップS6に進む。一方、測定点が、上限線以下かつ下限値以上の領域から外れた場合は、ステップS9はNO判定となる。ステップS9がNO判定の場合はステップS3に戻る。この場合のステップS3は、ステップが戻る前と同一条件の吸気流量取得状態としても良いし、条件を変更してもよい。
When the measurement point obtained in step S5 is present in the area below the upper limit line and above the lower limit value, the
上記のように、測定点が上限線と下限線の間に存在するか否かを判定することは、すなわち測定点の確度を判定していることに相当する。確度の判定のほか、測定点の精度を判定してもよい。具体的には、ステップS5において、同一の吸気流量取得状態下で複数の測定を実施する。そして、複数の測定点に係る標準偏差が所定の閾値以下になっていることを以ってステップS9をYES判定とするようにしてもよい。 As described above, determining whether the measurement point is between the upper limit line and the lower limit line corresponds to determining the accuracy of the measurement point. Besides the determination of the accuracy, the accuracy of the measurement point may be determined. Specifically, in step S5, a plurality of measurements are performed under the same intake flow rate acquisition state. Then, step S9 may be determined as YES when the standard deviation concerning the plurality of measurement points is equal to or less than a predetermined threshold value.
一方、ステップS10は、ステップS7の時点で算出された回帰特性線が確からしいものか否かを、制御部100が判定するステップである。
On the other hand, step S10 is a step in which the
ステップS6における確度の判定と同様に、予め上限線と下限線とが定義されており、ステップS7により得られる回帰特性線が、上限線以下、かつ、下限値以上の領域に存在する場合はステップS10がYES判定であるとしステップS8に進む。一方、回帰特性線が、上限線以下かつ下限値以上の領域から外れた場合は、ステップS10はNO判定となる。ステップS10がNO判定の場合、制御部100は動作フローを終了する。あるいは、ステップS3に戻り、測定を再度やり直すようにしてもよい。
Similar to the determination of the accuracy in step S6, the upper limit line and the lower limit line are previously defined, and the step is performed if the regression characteristic line obtained in step S7 is in the region below the upper limit line and above the lower limit. It is determined that S10 is a YES determination, and the process proceeds to step S8. On the other hand, if the regression characteristic line deviates from the region below the upper limit line and above the lower limit value, step S10 is determined as NO. If the determination in step S10 is NO, the
上記のように、回帰特性線が上限線と下限線の間に存在するか否かを判定することは、すなわち回帰特性線の確度を判定していることに相当する。確度の判定のほか、回帰特性線の精度を判定してもよい。具体的には、ステップS7において回帰分析された回帰特性線に係る決定係数が所定の閾値以上になっていることを以ってステップS10をYES判定とするようにしてもよい。例えば、回帰特性線の決定係数が0.8以上の場合にステップS10がYES判定となるようにする。 As described above, determining whether or not the regression characteristic line exists between the upper limit line and the lower limit line corresponds to determining the accuracy of the regression characteristic line. Besides the determination of the accuracy, the accuracy of the regression characteristic line may be determined. Specifically, step S10 may be determined as YES when the determination coefficient related to the regression characteristic line subjected to the regression analysis in step S7 is equal to or more than a predetermined threshold value. For example, when the determination coefficient of the regression characteristic line is 0.8 or more, YES determination is made in step S10.
確度あるいは精度の判定を実行するステップS9やステップS10は、回帰特性線の算出には必ずしも必須ではないが、少なくとも一方のステップが実行されることにより、回帰特性線の確からしさを保証することができる。すなわち、より高確度、高精度に推定流量を算出することができる。 Although step S9 and step S10 for performing determination of accuracy or precision are not necessarily essential for calculation of the regression characteristic line, at least one of the steps is executed to guarantee the certainty of the regression characteristic line it can. That is, the estimated flow rate can be calculated with higher accuracy and higher accuracy.
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
上記した実施形態および変形例では、ディーゼル車における噴射制御システムについて説明したが、イグナイタを有するガソリン車であっても同様に回帰特性線を算出することができる。換言すれば、制御部100の動作フローについてはディーゼル車、ガソリン車の別なく実行することができる。また、排気再循環(EGR)の機構についても必須ではないことは言うまでもない。
In the above-described embodiment and modification, the injection control system in a diesel vehicle has been described. However, even in the case of a gasoline vehicle having an igniter, the regression characteristic line can be similarly calculated. In other words, the operation flow of the
また、上記した実施形態および変形例では、一つの気筒に着目して回帰特性線を算出する場合について説明したが、多気筒の場合でも同様に回帰特性線を算出することができる。複数のシリンダ210を含む内燃機関において、各シリンダ210に繋がる吸気通路400にそれぞれ流量センサ110が設置されている場合には、各流量センサに対してキャリブレーションが実施され、流量センサ110の数(気筒の数)だけ回帰特性線が算出される。一方、吸気通路400が各シリンダ210に向かって分岐する前の上流側に流量センサ110が一つだけ設置されている場合には、その一つの流量センサ110に対してキャリブレーションが実施され、一つの回帰特性線が算出されることになる。
Moreover, although the case where a regression characteristic line is calculated paying attention to one cylinder was described in the above-mentioned embodiment and modification, a regression characteristic line can be similarly calculated also in the case of many cylinders. In the internal combustion engine including a plurality of
なお、上記した実施形態および変形例では、流量検出部、温度検出部、圧力検出部として、それぞれ流量センサ110、温度センサ120、圧力センサ130により、該当する物理量が直接検出される例について記載したが、他の特性値から計算によって求められるなど、間接的に検出されるようなものであってもよい。
In the embodiment and the modification described above, an example in which the corresponding physical quantity is directly detected by the
100…制御部,200…ピストン,210…シリンダ,300…インジェクタ,400…吸気通路,420…スロットルバルブ,500…排気通路,600…再循環路 100: Control unit, 200: Piston, 210: Cylinder, 300: Injector, 400: Intake passage, 420: Throttle valve, 500: Exhaust passage, 600: Recirculation passage
Claims (5)
前記制御部は、
クランクシャフト(230)に接続されたピストン(200)が収容されるシリンダ(210)に空気を導入する吸気通路内における吸気流量の実測値である実測流量を取得する実測流量取得部(111)と、
前記吸気通路内の温度を取得する温度取得部(121)と、
前記吸気通路内の圧力を取得する圧力取得部(131)と、を備え、
前記制御部は、
前記実測流量と、
前記吸気通路内の温度と、前記吸気通路内の圧力と、前記ピストンが下死点に至るまでに前記シリンダ内に吸気される空気の体積と、に基づいて所定の理論式にしたがって計算された理論流量とを、前記吸気流量を変化させつつサンプリングし、
前記実測流量と前記理論流量との回帰関係を示す回帰特性線を算出し、
前記回帰特性線上において、前記実測流量に対応した推定流量に基づいて燃料の噴射を制御する噴射制御装置。 An injection control apparatus comprising a control unit (100) for controlling fuel injection in an internal combustion engine, comprising:
The control unit
An actual measurement flow rate acquiring unit (111) for acquiring an actual measurement flow rate, which is an actual measurement value of an intake air flow rate in an intake passage for introducing air into a cylinder (210) in which air is introduced into a cylinder (210) ,
A temperature acquisition unit (121) for acquiring the temperature in the intake passage;
And a pressure acquisition unit (131) for acquiring the pressure in the intake passage.
The control unit
Said measured flow rate,
Calculated according to a predetermined theoretical formula based on the temperature in the intake passage, the pressure in the intake passage, and the volume of air taken into the cylinder before the piston reaches the bottom dead center. Sampling the theoretical flow rate while changing the intake flow rate;
Calculating a regression characteristic line indicating a regression relationship between the measured flow rate and the theoretical flow rate;
An injection control device that controls fuel injection based on an estimated flow rate corresponding to the measured flow rate on the regression characteristic line.
前記吸気通路に設置されたスロットルバルブ(420)の開度、および内燃機関の回転数、の少なくとも一方を変化させて前記吸気流量を変化させることにより、前記実測流量および前記理論流量をサンプリングする請求項1に記載の噴射制御装置。 The control unit
The actual measured flow rate and the theoretical flow rate are sampled by changing the intake flow rate by changing at least one of the opening degree of the throttle valve (420) installed in the intake passage and the rotational speed of the internal combustion engine The injection control device according to Item 1.
前記シリンダ内に空気を導入するための吸気通路(400)と、
前記吸気通路に設置され、吸気通路内の吸気流量を検出する流量検出部(110)と、
前記吸気通路に設置され、吸気通路内の温度を検出する温度検出部(120)と、
前記吸気通路に設置され、吸気通路内の圧力を検出する圧力検出部(130)と、
燃料の噴射を制御する制御部(100)と、を備え、
前記制御部は、
前記流量検出部により検出される吸気流量の実測流量と、
前記温度検出部により検出される温度と、前記圧力検出部により検出される圧力と、前記ピストンが下死点に至るまでに前記シリンダ内に吸気される空気の体積と、に基づいて所定の理論式にしたがって計算された理論流量とを、前記吸気流量を変化させつつサンプリングし、
前記実測流量と前記理論流量との回帰関係を示す回帰特性線を算出し、
前記回帰特性線上において、前記実測流量に対応した推定流量に基づいて燃料の噴射を制御する噴射制御システム。 A cylinder (210) in which a piston (200) mechanically connected to a crankshaft (230) is accommodated;
An intake passage (400) for introducing air into the cylinder;
A flow rate detection unit (110) installed in the intake passage and detecting an intake flow rate in the intake passage;
A temperature detection unit (120) installed in the intake passage and detecting a temperature in the intake passage;
A pressure detection unit (130) installed in the intake passage for detecting the pressure in the intake passage;
A control unit (100) for controlling fuel injection;
The control unit
An actual measurement flow rate of the intake flow rate detected by the flow rate detection unit;
A predetermined theory based on the temperature detected by the temperature detection unit, the pressure detected by the pressure detection unit, and the volume of air taken into the cylinder until the piston reaches the bottom dead center. Sampling the theoretical flow rate calculated according to the equation while changing the intake flow rate;
Calculating a regression characteristic line indicating a regression relationship between the measured flow rate and the theoretical flow rate;
An injection control system that controls fuel injection based on an estimated flow rate corresponding to the measured flow rate on the regression characteristic line.
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