JPWO2019058534A1 - インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、プログラム、及び記憶媒体 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019058534A1
JPWO2019058534A1 JP2019542935A JP2019542935A JPWO2019058534A1 JP WO2019058534 A1 JPWO2019058534 A1 JP WO2019058534A1 JP 2019542935 A JP2019542935 A JP 2019542935A JP 2019542935 A JP2019542935 A JP 2019542935A JP WO2019058534 A1 JPWO2019058534 A1 JP WO2019058534A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injector
injection amount
crank angle
engine
crank
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.)
Granted
Application number
JP2019542935A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6843255B2 (ja
Inventor
雅俊 小川
雅俊 小川
弘光 曾根田
弘光 曾根田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Transtron Inc
Original Assignee
Transtron Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Transtron Inc filed Critical Transtron Inc
Publication of JPWO2019058534A1 publication Critical patent/JPWO2019058534A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6843255B2 publication Critical patent/JP6843255B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04Introducing corrections for particular operating conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0085Balancing of cylinder outputs, e.g. speed, torque or air-fuel ratio
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497With detection of the mechanical response of the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/32Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1415Controller structures or design using a state feedback or a state space representation
    • F02D2041/1417Kalman filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0812Particle filter loading
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101Engine speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制する。インジェクタ噴射量制御装置18のクランク角度取得部26は、各時刻について、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得する。そして、インジェクタ指示噴射量決定部20は、各時刻について、エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定する。そして、トルク推定部30は、各時刻について、クランク角度取得部26によって取得されたクランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。そして、第2補正部32は、トルク推定部30によって推定された、複数のトルクの各々が同一範囲内となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの指示噴射量を補正する。

Description

開示の技術は、インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。
多気筒内燃機関において、気筒特性の気筒間ばらつきを検出する気筒特性ばらつき検出装置が知られている。この気筒特性ばらつき検出装置では、燃料噴射弁の内部に取り付けられた燃圧センサによって、燃料噴射弁の燃料流入口から噴射孔に至るまでの内部燃料通路の燃料圧力を検出する。そして、燃圧センサによって検出された燃料圧力の気筒間のばらつきに基づき、気筒特性の気筒間ばらつきを算出する。
また、噴射特性の取得や補正等を可能とすべく、所定の噴射により生じる圧力変動態様を検出する燃料噴射装置が知られている。この燃料噴射装置は、エンジンのコモンレール式燃料噴射システムを構成する燃料噴射装置において、インジェクタの燃料取込口に配設されてその配設位置にて燃料圧力を測定する圧力センサを備える。そして、この燃料噴射装置は、圧力センサのセンサ出力に基づき、インジェクタの噴射動作による噴射に係る各種の圧力変動態様を検出する。
また、ディーゼルエンジンにおいて気筒毎の燃料供給量を制御する燃料制御装置が知られている。この燃料制御装置は、気筒毎の筒内圧に基づき求められた比熱比の気筒間でのばらつきが大きい場合には、気筒毎の空気過剰率が各気筒間で均一になるように、目標燃料噴射量を補正して気筒毎の目標燃料噴射量を設定する。そして、燃料制御装置は、比熱比の気筒間でのばらつきが大きくない場合には、気筒毎の筒内圧に基づき求められた、気筒毎の図示平均有効圧が各気筒間で均一になるように、目標燃料噴射量を補正して気筒毎の目標燃料噴射量を設定する。この燃料制御装置では、クランク角センサと、筒内圧センサとが用いられている。
特開2009−108712号公報 特開2008−144749号公報 特開2010−127219号公報
しかし、例えば、インジェクタの内部への燃料圧力センサの設置又は各気筒内への筒内圧センサの設置は、コストの増加に関する課題及び保守性に関する課題が生じる。また、インジェクタの内部への燃料圧力センサの設置又は各気筒内への筒内圧センサの設置は、既存のエンジンシステムのハードウェア構成に変更が生じるという課題が生じる。
一つの側面では、開示の技術は、エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制することを目的とする。
一つの実施態様では、インジェクタ噴射量制御装置の取得部は、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得する。そして、インジェクタ噴射量制御装置の決定部は、前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定する。そして、推定部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。そして、補正部は、前記推定部によって推定された、複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する。
一つの側面として、エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制することができる、という効果を有する。
第1の実施形態に係るエンジン制御システムの概略ブロック図である。 第1の実施形態に係るエンジン制御システムの具体的な構成例を示す図である。 図示トルクと各気筒のトルクとの関係を説明するための説明図である。 第1の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置として機能するコンピュータの概略構成を示すブロック図である。 本実施形態におけるインジェクタ噴射量制御処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態における第1補正処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態におけるトルク推定処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態における第2補正処理の一例を示すフローチャートである。 評価実験の結果を説明するための説明図である。 評価実験の結果を説明するための説明図である。 第2の実施形態に係るDPF燃焼再生制御システムの概略ブロック図である。 第2の実施形態に係るDPF燃焼再生制御システムの具体的な構成例を示す図である。 DPFを説明するための説明図である。 第2又は第3の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置として機能するコンピュータの概略構成を示すブロック図である。 第3の実施形態に係るDPF燃焼再生制御システムの概略ブロック図である。 第3の実施形態に係るDPF燃焼再生制御システムの具体的な構成例を示す図である。
以下、図面を参照して開示の技術の実施形態の一例を詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1に示すエンジン制御システム10は、エンジンの複数の気筒の各々に対応するインジェクタの噴射量を制御する。エンジン制御システム10は、図1に示すように、空気過剰率検出器12と、吸入空気量検出器14と、クランク角度検出器16と、インジェクタ噴射量制御装置18と、複数のインジェクタ36A,36B,36C,36Dとを備える。
図2に、エンジン制御システム10の具体的な構成例を示す。図2に示されるように、エンジン制御システム10は、空気過剰率検出器12、吸入空気量検出器14、及びクランク角度検出器16によって検出された各センサ情報に応じて、複数のインジェクタ36A,36B,36C,36Dの噴射量を制御する。また、エンジン制御システム10は、吸気の圧力を高める過給器40と、過給器40の圧縮により温度が上がった空気を冷却するインタークーラ42と、高温の排気ガスの温度を下げるExhaust Gas Recirculation(EGR)クーラ44とを備える。
空気過剰率検出器12は、エンジンの気筒から排出されるガスの空気過剰率λsensを逐次検出する。
吸入空気量検出器14は、エンジンの気筒に新規に吸入される吸入空気量mafを逐次検出する。
クランク角度検出器16は、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を検出する。
インジェクタ噴射量制御装置18は、図1に示されるように、インジェクタ指示噴射量決定部20と、空気過剰率取得部22と、吸入空気量取得部24と、クランク角度取得部26と、第1補正部28とを備える。また、インジェクタ噴射量制御装置18は、トルク推定部30と、第2補正部32と、インジェクタ制御部34とを備える。クランク角度取得部26は、開示の技術の取得部の一例である。また、インジェクタ指示噴射量決定部20は、開示の技術の決定部の一例である。また、トルク推定部30は、開示の技術の推定部の一例である。第1補正部28及び第2補正部32は、開示の技術の補正部の一例である。
インジェクタ指示噴射量決定部20は、各時刻について、エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタ36A,36B,36C,36Dの各々について、インジェクタからの燃料の目標の噴射量である目標噴射量qtrgを決定する。そして、インジェクタ指示噴射量決定部20は、目標噴射量qtrgと同一の噴射量として、インジェクタへの指示噴射量を決定する。具体的には、インジェクタ指示噴射量決定部20は、エンジン回転数、アクセル開度、又はトルク要求等に基づいて、目標噴射量qtrgと同一の指示噴射量を決定する。
空気過剰率取得部22は、空気過剰率検出器12によって検出された空気過剰率λsensを逐次取得する。
吸入空気量取得部24は、吸入空気量検出器14によって検出された吸入空気量mafを逐次取得する。
クランク角度取得部26は、クランク角度検出器16によって検出されたクランク角度の実測値を逐次取得する。
第1補正部28は、空気過剰率取得部22により取得された空気過剰率λsensと、吸入空気量取得部24により取得された吸入空気量mafと、インジェクタ指示噴射量決定部20により決定された指示噴射量とに基づいて、指示噴射量を補正する。
具体的には、まず、第1補正部28は、所定の理論空燃比値Lstと、空気過剰率取得部22により取得された空気過剰率λsensと、吸入空気量取得部24により取得された吸入空気量mafとに応じて、以下の式(1)に従い、インジェクタの噴射量の計算値qcalcを計算する。
次に、第1補正部28は、クランク角度取得部26により取得されたクランク角度の実測値からエンジン回転数Nを計算する。また、第1補正部28は、エンジン回転数N、燃料密度ρfuel、気筒数Ncyl、及びインジェクタの噴射量の計算値qcalcに基づいて、以下の式(2)に従って、インジェクタの噴射量の推定値qinjを計算する。
次に、第1補正部28は、インジェクタの噴射量の推定値qinjが目標噴射量qtrgに近くなるように、指示噴射量に対する補正係数である第1補正係数を計算する。そして、第1補正部28は、インジェクタ指示噴射量決定部20により決定された指示噴射量に対して第1補正係数を乗算して、インジェクタ指示噴射量決定部20により決定された指示噴射量を補正する。ここで、具体的な指示噴射量の補正方法としては、例えば、Proportional-Integral-Differential(PID)制御、又は予め用意したマップ(テーブル)に基づく方法を用いることができる。
トルク推定部30は、クランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差、及びクランク角速度の計算値とクランク角速度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づき、エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。
本実施形態では、非線形カルマンフィルタとして、アンセンテッドカルマンフィルタを用いる場合を例に説明する。以下、具体的に説明する。
トルク推定部30は、まず、クランク角度取得部26によって取得されたクランク角度の実測値から、クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算する。
次に、トルク推定部30は、クランク角度取得部26により取得されたクランク角度の実測値θ(k)と、後述する非線形カルマンフィルタによって計算されたクランク角度の推定値θ^(k)との間の誤差を、以下の式(3)に従って計算する。
なお、kは更新回数の周期を表す。また、トルク推定部30は、クランク角速度の計算値θ(k)と後述する非線形カルマンフィルタによって計算されたクランク角速度の推定値θ(k)との間の誤差を、以下の式(4)に従って計算する。
本実施形態の状態推定値は、以下の式(5)に示されるように、クランク角度θ(k)、クランク角速度θ(k)、及び図示トルクτ(k)を含む。
また、本実施形態の非線形カルマンフィルタでは、上記式(5)に示される状態ベクトルが与えられたときに、以下の式(6)、(7)に従って、非線形関数fと非線形関数hとによってクランク角度の時系列データとクランク角速度の時系列データが計算される。
なお、v(k)はシステム雑音であり、ω(k)は観測雑音である。非線形関数fと非線形関数hは、任意の係数関数を含む関数であり、本実施形態では、以下の式(7−1)〜(7−4)に示す非線形方程式によって表現される。
上記式(7−1)〜(7−4)に示す非線形の状態方程式では、現時刻の周期kのクランク角度の実測値θ(k)、現時刻の周期kのクランク角速度の計算値θ(k)、及び現時刻の周期kのトルクの値τ(k)が入力される。そして、次時刻の周期k+1のクランク角度θ(k+1)、次時刻の周期k+1のクランク角速度θ(k+1)、及び次時刻の周期k+1のトルクτ(k+1)が予測される。なお、ainer(θ)はエンジンにおけるピストンクランク機構の慣性に関する項であり、agra(θ)はピストンクランク機構の重力に関する項である。また、avel(θ)はピストンクランク機構の角速度に関する項であり、afri(θ)はピストンクランク機構の摩擦に関する項である。ainer(θ)、agra(θ)、avel(θ)、及びafri(θ)は、係数関数である。
なお、4サイクル直列4気筒では、例えば、No.1気筒とNo.4気筒とが同じピストン配置で同じ位相となり、また、No.2気筒とNo.3気筒とが同じピストン配置で同じ位相となる。従って、慣性に関する項、重力に関する項、角速度に関する項、及び摩擦に関する項は、4サイクル直列4気筒を考慮し、以下の式(7−5)に示されるように、180度ずつ位相をずらして重ね合わせて表現される。
iner_s(θ)は単気筒における慣性に関する項の係数関数であり、agra_s(θ)は単気筒における重力に関する項の係数関数であり、avel_s(θ)は単気筒における角速度に関する項の係数関数であり、afri_s(θ)は単気筒における摩擦に関する項の係数関数である。
なお、本実施形態では、上記の係数関数の数式演算部分を、その係数関数の出力値とθ値の関係を表現するテーブルに置き換えて計算する。具体的には、慣性に関する項ainer(θ)からの出力値、重力に関する項agra(θ)からの出力値、角速度に関する項avel(θ)からの出力値、及び摩擦に関する項afri(θ)からの出力値と、クランク角度θとの関係を表すテーブルが予め設定される。
本実施形態における非線形カルマンフィルタの演算処理において、トルク推定部30は、以下の式(8)に示されるように、状態推定値の初期値を設定する。
次に、トルク推定部30は、以下の式(9)に示されるように、事後誤差共分散行列の初期値P(0)を設定する。
また、システム雑音の分散Qと観測雑音の分散Rとが設定される。そして、トルク推定部30は、所定の周期毎に以下の処理を実行する。ここで、例えば、kは1から2,3,...,Nまで更新を繰り返すものとする。
まず、トルク推定部30は、1周期前の状態推定値x^(k−1)と共分散行列P(k−1)とから、平均値と標準偏差とに対応するサンプル点として、2n+1個のシグマポイントσ,σを計算する。
ここで、(√P)は、共分散行列Pの平方根行列のi番目の列を表す。また、各シグマポイントに対する重みw,wが、以下の式(13)、(14)に従って計算される。
なお、κはスケーリングパラメータである。式(16)や式(17)で計算される事前状態推定値や事前誤差共分散行列は、それぞれ、1次モーメントと2次モーメントの推定値と称される。その1次モーメントと2次モーメントの推定値は、任意の非線形関数についてf(x(k),v(k))のテイラー級数展開の2次の項までの精度がある。3次以上のモーメントの推定値については誤差が加わるため、κは、その誤差の影響を調整するためのパラメータである。κは0以上となるように選択すると半正定値性が保証される。なお、通常、κは0に設定されることが多い。
次に、トルク推定部30は、以下の式(15)に従って、非線形関数fによりシグマポイントσを更新する。
次に、トルク推定部30は、シグマポイントσ -(k)と重みwとにより、以下の式(16)に従って、事前状態推定値x^-(k)を計算する。
次に、トルク推定部30は、シグマポイントσ -(k)と事前状態推定値x^-(k)とから、以下の式(17)に従って、事前誤差共分散行列P-(k)を計算する。なお、以下の式(17)のbはシステムノイズの係数行列である。
次に、トルク推定部30は、事前状態推定値x^-(k)と事前誤差共分散行列P-(k)とから、以下の式(18)、(19)、及び(20)に従って、2n+1個のシグマポイントを再計算する。
次に、トルク推定部30は、シグマポイントσ -(k)と非線形関数fとから、以下の式(21)に従って、出力のシグマポイントΨ -(k)を計算する。
次に、トルク推定部30は、出力のシグマポイントΨ -(k)から、以下の式(22)に従って、事前出力推定値y^-(k)を計算する。
次に、トルク推定部30は、出力のシグマポイントΨ -(k)と事前出力推定値y^-(k)とから、以下の式(23)に従って、事前出力誤差共分散行列Pyy -(k)を計算する。
次に、トルク推定部30は、事前状態推定値x^-(k)、事前誤差共分散行列P-(k)、出力のシグマポイントΨ -(k)、及び事前出力推定値y^-(k)から、以下の式(24)に従って、事前状態・出力誤差共分散行列Pxy -(k)を計算する。
次に、トルク推定部30は、事前状態・出力誤差共分散行列Pxy -(k)、事前出力誤差共分散行列Pyy -(k)、及び観測雑音の分散Rから、以下の式(25)に従って、カルマンゲインg(k)を計算する。
次に、トルク推定部30は、カルマンゲインg(k)と、クランク角度に関する誤差Δθ(k)と、クランク角速度に関する誤差Δθ(k)とを用いて、以下の式(26)に従って、状態推定値x^(k)を推定する。
次に、トルク推定部30は、事前誤差共分散行列P-(k)、事前状態・出力誤差共分散行列Pxy -(k)、及びカルマンゲインg(k)を用いて、以下の式(27)に従って、次回の更新時に利用する事後誤差共分散行列P(k)を計算する。
そして、トルク推定部30は、状態推定値x^(k)のうちの図示トルクτ(k)の時系列データに基づいて、各気筒で発生するトルクを推定する。図3に、図示トルクτ(k)から各気筒で発生するトルクの推定処理を説明するための説明図を示す。
図3に示されるように、トルク推定部30によって各時刻の図示トルクτ(k)が推定される。4サイクル直列4気筒では、異なるタイミングで各気筒の点火が行われる。例えば、図3に示されるように、No.1気筒→No.3気筒→No.4気筒→No.2気筒の点火順序である場合には、図示トルクτ(k)の各盛り上がり部分が、各気筒で発生するトルクに対応する。
クランクロータには、クランク角度の絶対角度を検出するための歯が欠けている欠歯部がある。特定の時刻の図示トルクτ(k)が何れの気筒で発生したトルクであるかについては、このクランクロータの欠歯部の位置情報に応じて特定される。
具体的には、トルク推定部30は、図示トルクτ(k)に表れる欠歯部に相当するクランク角度範囲と、各気筒の点火順序との関係に基づいて、各気筒に対応する図示トルクτ(k)の範囲を特定し、気筒番号を対応付ける。
トルク推定部30は、例えば、各気筒について特定した範囲の各時刻の図示トルクτ(k)の値の平均を、各気筒のトルクの値として推定する。なお、トルク推定部30は、クランクロータの欠歯部を除いたクランク角度範囲の図示トルクτ(k)の値を用いて、図示トルクτ(k)の値の平均を計算する。
第2補正部32は、トルク推定部30によって推定された、複数の気筒で発生するトルクの各々が同一範囲内となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの噴射量を補正する。
具体的には、第2補正部32は、トルク推定部30によって推定された各気筒のトルクの値が均一となるように、各気筒に対応するインジェクタの噴射量に対する第2補正係数の各々を計算する。そして、第2補正部32は、第2補正係数によって第1補正部28によって補正された指示噴射量を更に補正する。
本実施形態では、上掲図2に示されるように、気筒Aに対してインジェクタ36Aが設置され、気筒Bに対してインジェクタ36Bが設置され、気筒Cに対してインジェクタ36Cが設置され、気筒Dに対してインジェクタ36Dが設置されている。
第2補正部32は、トルク推定部30によって推定された各気筒のトルクに基づいて、各気筒の平均トルクと特定の気筒のトルクとからトルク割合を計算し、トルク割合が1となるように、各インジェクタに対する噴射量の第2補正係数を計算する。
例えば、第2補正部32は、平均トルクτと、トルク推定部30によって推定された気筒Aで発生するトルクτとに基づいて、トルク割合(τ/τ)が1となるように、インジェクタ36Aに対する第2補正係数を計算する。トルク割合(τ/τ)が1となるように、インジェクタ36Aに対する第2補正係数を計算するようにしてもよい。なお、気筒Aのトルクをτ、気筒Bのトルクをτ、気筒Cのトルクをτ、気筒Dのトルクをτとした場合、平均トルクτは、τ=(τ+τ+τ+τ)/4である。第2補正部32は、インジェクタ36B、36C、36Dについても同様に、第2補正係数を計算する。これにより、複数の気筒で発生するトルクの各々が同一範囲内となるように、各インジェクタの噴射量が補正される。
インジェクタ制御部34は、第2補正部32によって補正された各インジェクタの噴射量に応じて、インジェクタ36A〜36Dの駆動を制御する。具体的には、インジェクタ制御部34は、第2補正部32によって補正された各インジェクタの噴射量が、各インジェクタから噴射されるように、各インジェクタ36A〜36Dの駆動を制御する。
インジェクタ噴射量制御装置18は、例えば、図4に示すコンピュータ50で実現することができる。コンピュータ50はCPU51、一時記憶領域としてのメモリ52、及び不揮発性の記憶部53を備える。また、コンピュータ50は、各センサ、表示装置、及び入力装置等の入出力装置(図示省略)が接続される入出力interface(I/F)54、及び記録媒体59に対するデータの読み込み及び書き込みを制御するread/write(R/W)部55を備える。また、コンピュータ50は、インターネット等のネットワークに接続されるネットワークI/F56を備える。CPU51、メモリ52、記憶部53、入出力I/F54、R/W部55、及びネットワークI/F56は、バス57を介して互いに接続される。
記憶部53は、Hard Disk Drive(HDD)、Solid State Drive(SSD)、フラッシュメモリ等によって実現できる。記憶媒体としての記憶部53には、コンピュータ50をインジェクタ噴射量制御装置18として機能させるためのインジェクタ噴射量制御プログラム60が記憶されている。インジェクタ噴射量制御プログラム60は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス63と、空気過剰率取得プロセス64と、吸入空気量取得プロセス65と、クランク角度取得プロセス66とを有する。また、インジェクタ噴射量制御プログラム60は、第1補正プロセス67と、トルク推定プロセス68と、第2補正プロセス69と、インジェクタ制御プロセス70を有する。
CPU51は、インジェクタ噴射量制御プログラム60を記憶部53から読み出してメモリ52に展開し、インジェクタ噴射量制御プログラム60が有するプロセスを順次実行する。CPU51は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス63を実行することで、図1に示すインジェクタ指示噴射量決定部20として動作する。また、CPU51は、空気過剰率取得プロセス64を実行することで、図1に示す空気過剰率取得部22として動作する。また、CPU51は、吸入空気量取得プロセス65を実行することで、図1に示す吸入空気量取得部24として動作する。また、CPU51は、クランク角度取得プロセス66を実行することで、図1に示すクランク角度取得部26として動作する。また、CPU51は、第1補正プロセス67を実行することで、図1に示す第1補正部28として動作する。また、CPU51は、トルク推定プロセス68を実行することで、図1に示すトルク推定部30として動作する。また、CPU51は、第2補正プロセス69を実行することで、図1に示す第2補正部32として動作する。また、CPU51は、インジェクタ制御プロセス70を実行することで、図1に示すインジェクタ制御部34として動作する。これにより、インジェクタ噴射量制御プログラム60を実行したコンピュータ50が、インジェクタ噴射量制御装置18として機能することになる。ソフトウェアであるインジェクタ噴射量制御プログラム60を実行するCPU51はハードウェアである。
なお、インジェクタ噴射量制御プログラム60により実現される機能は、例えば半導体集積回路、より詳しくはApplication Specific Integrated Circuit(ASIC)等で実現することも可能である。
次に、本実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置18の作用について説明する。エンジン制御システム10において、空気過剰率検出器12がエンジンにおける空気過剰率を逐次検出し、吸入空気量検出器14がエンジンにおける吸入空気量を逐次検出し、クランク角度検出器16がクランク角度の実測値を逐次検出する。そして、インジェクタ噴射量制御装置18は、図5に示す噴射量制御処理を実行する。
ステップS80において、第1補正部28は、インジェクタの噴射量の推定値qinjが目標噴射量qtrgに近くなるように、指示噴射量に対する補正係数である第1補正係数を計算する。そして、第1補正部28は、インジェクタ指示噴射量決定部20により決定された指示噴射量に対して第1補正係数を乗算して、インジェクタ指示噴射量決定部20により決定された指示噴射量を補正する。ステップS80は、図6に示す第1補正処理によって実現される。
ステップS82において、トルク推定部30は、クランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差、及びクランク角速度の計算値とクランク角速度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、各気筒のトルクを推定する。ステップS82は、図7に示すトルク推定処理によって実現される。
ステップS84において、第2補正部32は、上記ステップS82で推定された、複数の気筒で発生するトルクの各々が均一となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの指示噴射量を更に補正する。ステップS84は、図8に示す第2補正処理によって実現される。
<第1補正処理>
ステップS100において、クランク角度取得部26は、クランク角度検出器16によって検出されたクランク角度の実測値θ(k)を取得する。
ステップS102において、空気過剰率取得部22は、空気過剰率検出器12によって検出された空気過剰率λsensを取得する。
ステップS104において、吸入空気量取得部24は、吸入空気量検出器14によって検出された吸入空気量mafを取得する。
ステップS106において、第1補正部28は、所定の理論空燃比値Lstと、上記ステップS102で取得された空気過剰率λsensと、上記ステップS104で取得された吸入空気量mafとに応じて、上記式(1)に従って、インジェクタの噴射量の計算値qcalcを計算する。次に、第1補正部28は、上記ステップS104で取得されたクランク角度の実測値からエンジン回転数Nを計算する。そして、第1補正部28は、エンジン回転数N、燃料密度ρfuel、気筒数Ncyl、及び燃料量計算値qcalcに基づいて、上記式(2)に従って、インジェクタの噴射量の推定値qinjを計算する。
ステップS108において、第1補正部28は、インジェクタの噴射量の推定値qinjが目標噴射量qtrgに近くなるように、指示噴射量に対する補正係数である第1補正係数を計算する。
ステップS110において、第1補正部28は、インジェクタ指示噴射量決定部20によって決定された指示噴射量に対して第1補正係数を乗算して、指示噴射量を補正する。そして、第1補正処理を終了する。
<トルク推定処理>
ステップS200において、トルク推定部30は、第1補正処理のステップS104で取得されたクランク角度の実測値を取得する。
ステップS202において、トルク推定部30は、上記ステップS200で取得されたクランク角度の実測値θ(k)から、クランク角速度の計算値を計算する。
ステップS204において、トルク推定部30は、上記ステップS200で取得されたクランク角度の実測値θ(k)と、非線形カルマンフィルタの前回のステップで計算されたクランク角度の推定値θ^(k)との間の誤差Δθ(k)を、上記式(3)に従って計算する。
ステップS206において、トルク推定部30は、ステップS202で得られたクランク角速度の計算値θ(k)と非線形カルマンフィルタの前回のステップで計算されたクランク角速度の推定値θ(k)との間の誤差Δθ(k)を、上記式(4)に従って計算する。
ステップS208において、トルク推定部30は、ステップS204で得られたクランク角度に関する誤差Δθ(k)と、ステップS206で得られたクランク角速度に関する誤差Δθ(k)とを用いて、上記式(26)に従って、状態推定値x^(k)を推定する。
ステップS210において、トルク推定部30は、状態推定値x^(k)のうちの図示トルクτ(k)に基づいて、各気筒で発生するトルクを推定する。具体的には、トルク推定部30は、図示トルクτ(k)に基づいて、各気筒について特定した範囲の各時刻の図示トルクτ(k)の値の平均を、各気筒のトルクの値として推定する。
ステップS212において、トルク推定部30は、上記ステップS210で推定された各気筒のトルクを結果として出力して、トルク推定処理を終了する。
<第2補正処理>
ステップS300において、第2補正部32は、トルク推定処理のステップS212で出力された所定時間区間の各気筒のトルクに基づいて、平均トルクを計算する。
ステップS302において、第2補正部32は、各気筒について、上記ステップS300で計算された平均トルクとその気筒のトルクとから、トルク割合を計算する。
ステップS304において、第2補正部32は、各気筒について、上記ステップS302で計算されたトルク割合が1となるように、各インジェクタの指示噴射量に対する第2補正係数を計算する。第2補正係数は、インジェクタ毎に計算される。
ステップS306において、第2補正部32は、各気筒に対応するインジェクタに対し、上記ステップS304で計算された第2補正係数を乗算して、上記第1補正処理で補正された指示噴射量を更に補正する。
ステップS308において、第2補正部32は、上記ステップS306で補正された各インジェクタの指示噴射量を結果として出力する。そして、インジェクタ制御部34は、第2補正部32によって補正された各インジェクタの噴射量が、各インジェクタから噴射されるように、各インジェクタ36A〜36Dの駆動を制御する。
以上説明したように、本実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置は、クランク角度の実測値とクランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する。そして、インジェクタ噴射量制御装置は、複数のトルクの各々が同一範囲内となるように、複数の気筒の各々に対応するインジェクタの噴射量を補正する。これにより、エンジンシステムに対して所定のセンサを追加して設置することなく、エンジンの気筒毎の燃料の噴射量のばらつきを抑制することができる。
また、車両に既に搭載されているセンサを用いて、経年劣化などによって生じる気筒毎の噴射量ばらつきを抑制することができる。また、インジェクタの噴射量のばらつきが抑制されることにより、インジェクタの経年劣化によるエンジンの排ガス性能や燃費性能の悪化を低減することができる。
<評価実験>
4気筒エンジンにおいて、経年劣化によって1本のインジェクタからの噴射量が目標噴射量よりも所定量だけ増加する場合を仮定して模擬し、その増加によって生じる目標噴射量と実際の噴射量との間の誤差(噴射量のばらつき)を、本実施形態のインジェクタ噴射量制御装置によって抑制できるか否かを評価した。
図9は、所定条件下において、No.1気筒に擬似的に噴射量を増加したときに、本実施形態を適用させた場合の各気筒のトルク割合(図9の実線)と、本実施形態を適用させなかった場合(図9の点線)の各気筒のトルク割合の比較結果である。縦軸はトルク割合、横軸は気筒番号を示す。本実施形態の適用によって気筒間のトルクばらつきが抑制できていることがわかる。
また、図10は、9つの異なる実験条件下における噴射量ばらつきについて、本実施形態を適用させた場合(図10の実線)と、本実施形態を適用させなかった場合(図10の点線)との比較結果である。縦軸は、噴射量ばらつきの絶対値を示し、横軸は実験条件を示す。噴射量ばらつきの絶対値の9条件の平均値が、本実施形態の適用なしでは4.49[mm3/st]、本実施形態適用ありでは1.16[mm3/st]となり、本実施形態によって噴射量ばらつきを大きく抑制できることが確認された。
このように、本実施形態では、インジェクタからの燃料の噴射量ばらつきを抑制することができ、インジェクタの経年劣化によるエンジンの排ガス性能や燃費性能の悪化を低減することができる。
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、エンジン制御システムを、ディーゼル微粒子捕集フィルタDiesel particulate filter(DPF)に蓄積された粒子状物質Particulate matter(PM)を燃焼再生するDPF燃焼再生制御システムとして適用する点が第1の実施形態と異なる。なお、第1の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図11に示すDPF燃焼再生制御システム210は、入口温度検出器11と、空気過剰率検出器12と、差圧検出器13と、吸入空気量検出器14と、クランク角度検出器16と、インジェクタ噴射量制御装置218とを備える。また、DPF燃焼再生制御システム210は、複数のインジェクタ36A,36B,36C,36Dを備える。
図12に、DPF燃焼再生制御システム210の具体的な構成例を示す。図12に示されるように、DPF燃焼再生制御システム210は、入口温度検出器11、空気過剰率検出器12、差圧検出器13、吸入空気量検出器14、及びクランク角度検出器16によって検出された各センサ情報に応じて、複数のインジェクタ36A,36B,36C,36Dの噴射量を制御する。図12に示されるように、エンジンからの排気は、Diesel Oxidation Catalyst(DOC)を通過してディーゼル微粒子捕集フィルタDPFへ到達する。図13に、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの構造を説明するための説明図を示す。図13に示されるように、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの入口から排気が進入し、排気に含まれる粒子状物質PMが濾し取られる。
入口温度検出器11は、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの入口の温度を検出する。
差圧検出器13は、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの入口と、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの出口との間の圧力差を表す差圧を検出する。
インジェクタ噴射量制御装置218は、図11に示されるように、インジェクタ指示噴射量決定部220と、空気過剰率取得部22と、吸入空気量取得部24と、クランク角度取得部26と、温度取得部219と、PM堆積量推定部223とを備える。また、インジェクタ噴射量制御装置218は、第1補正部28と、トルク推定部30と、第2補正部32と、インジェクタ制御部34とを備える。PM堆積量推定部223は、開示の技術の堆積量推定部の一例である。
温度取得部219は、入口温度検出器11によって検出された、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの入口の温度を取得する。
PM堆積量推定部223は、差圧検出器13によって検出された差圧を取得する。また、PM堆積量推定部223は、差圧に応じて、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFに蓄積された粒子状物質PMの堆積量を推定する。
インジェクタ指示噴射量決定部220は、PM堆積量推定部223によって推定された粒子状物質PMの堆積量と、温度取得部219によって取得された、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの入口の温度とに基づいて、インジェクタの指示噴射量を決定する。
具体的には、インジェクタ指示噴射量決定部220は、粒子状物質PMの堆積量が所定値以下に到達するまで、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの入口の温度値を所定温度に制御するように、インジェクタの指示噴射量を計算する。ここで、制御方法は、例えば、PID制御や予め用意したマップ(テーブル)に基づく制御などが用いられる。
第2の実施形態の第1補正部28及び第2補正部32は、第1の実施形態と同様に、インジェクタの指示噴射量を決定する。
インジェクタ噴射量制御装置218は、例えば、図14に示すコンピュータ50で実現することができる。コンピュータ50はCPU51、一時記憶領域としてのメモリ52、及び不揮発性の記憶部53を備える。また、コンピュータ50は、各センサ、表示装置、及び入力装置等の入出力装置(図示省略)が接続される入出力I/F54、及び記録媒体59に対するデータの読み込み及び書き込みを制御するR/W部55を備える。また、コンピュータ50は、インターネット等のネットワークに接続されるネットワークI/F56を備える。CPU51、メモリ52、記憶部53、入出力I/F54、R/W部55、及びネットワークI/F56は、バス57を介して互いに接続される。
記憶部53は、HDD、SSD、フラッシュメモリ等によって実現できる。記憶媒体としての記憶部53には、コンピュータ50をインジェクタ噴射量制御装置218として機能させるためのインジェクタ噴射量制御プログラム260が記憶されている。インジェクタ噴射量制御プログラム260は、温度取得プロセス261と、PM堆積量推定プロセス262と、インジェクタ指示噴射量決定プロセス263と、空気過剰率取得プロセス64と、吸入空気量取得プロセス65とを有する。また、インジェクタ噴射量制御プログラム260は、クランク角度取得プロセス66と、第1補正プロセス67と、トルク推定プロセス68と、第2補正プロセス69と、インジェクタ制御プロセス70とを有する。
CPU51は、インジェクタ噴射量制御プログラム260を記憶部53から読み出してメモリ52に展開し、インジェクタ噴射量制御プログラム260が有するプロセスを順次実行する。CPU51は、温度取得プロセス261を実行することで、図11に示す温度取得部219として動作する。CPU51は、PM堆積量推定プロセス262を実行することで、図11に示すPM堆積量推定部223として動作する。また、CPU51は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス263を実行することで、図11に示すインジェクタ指示噴射量決定部220として動作する。また、CPU51は、空気過剰率取得プロセス64を実行することで、図11に示す空気過剰率取得部22として動作する。また、CPU51は、吸入空気量取得プロセス65を実行することで、図11に示す吸入空気量取得部24として動作する。また、CPU51は、クランク角度取得プロセス66を実行することで、図11に示すクランク角度取得部26として動作する。また、CPU51は、第1補正プロセス67を実行することで、図11に示す第1補正部28として動作する。また、CPU51は、トルク推定プロセス68を実行することで、図11に示すトルク推定部30として動作する。また、CPU51は、第2補正プロセス69を実行することで、図11に示す第2補正部32として動作する。また、CPU51は、インジェクタ制御プロセス70を実行することで、図11に示すインジェクタ制御部34として動作する。これにより、インジェクタ噴射量制御プログラム260を実行したコンピュータ50が、インジェクタ噴射量制御装置218として機能することになる。ソフトウェアであるインジェクタ噴射量制御プログラム260を実行するCPU51はハードウェアである。
なお、インジェクタ噴射量制御プログラム260により実現される機能は、例えば半導体集積回路、より詳しくはASIC等で実現することも可能である。
以上説明したように、第2の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置は、粒子状物質PMの堆積量とディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの入口の温度とに基づいて、インジェクタの指示噴射量を決定する。そして、インジェクタ噴射量制御装置は、インジェクタの噴射量を補正する。これにより、ディーゼル微粒子捕集フィルタDPFの燃焼再生時においても、インジェクタからの燃料の噴射量のばらつきを抑制することができる。また、インジェクタの経年劣化によるエンジンの排ガス性能や、燃費性能の悪化を低減することができる。
<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、インジェクタが排気管内に設置される点が第2の実施形態と異なる。なお、第1又は第2の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図15に示すDPF燃焼再生制御システム310は、入口温度検出器11と、空気過剰率検出器12と、差圧検出器13と、吸入空気量検出器14と、クランク角度検出器16と、インジェクタ噴射量制御装置318とを備える。また、DPF燃焼再生制御システム210は、複数のインジェクタ36A,36B,36C,36D,36Eを備える。
図16に、DPF燃焼再生制御システム210の具体的な構成例を示す。図16に示されるように、第3の実施形態では、エンジンシステムの排気管内にインジェクタ36Eが設置されている。
インジェクタ噴射量制御装置318は、図15に示されるように、インジェクタ指示噴射量決定部320と、空気過剰率取得部22と、吸入空気量取得部24と、クランク角度取得部26と、温度取得部219と、PM堆積量推定部223とを備える。また、インジェクタ噴射量制御装置318は、第1補正部28と、トルク推定部30と、第2補正部32と、インジェクタ制御部34とを備える。
インジェクタ指示噴射量決定部320は、エンジンの排気管内に設置されたインジェクタの指示噴射量を決定する。また、第3の実施形態の第1補正部28及び第2補正部32は、第1の実施形態と同様に、インジェクタの指示噴射量を補正する。
インジェクタ噴射量制御装置318は、例えば、上記図14に示すコンピュータ50で実現することができる。記憶媒体としての記憶部53には、コンピュータ50をインジェクタ噴射量制御装置318として機能させるためのインジェクタ噴射量制御プログラム360が記憶されている。
インジェクタ噴射量制御プログラム360は、温度取得プロセス261と、PM堆積量推定プロセス262と、インジェクタ指示噴射量決定プロセス363と、空気過剰率取得プロセス64と、吸入空気量取得プロセス65とを有する。また、インジェクタ噴射量制御プログラム260は、クランク角度取得プロセス66と、第1補正プロセス67と、トルク推定プロセス68と、第2補正プロセス69と、インジェクタ制御プロセス70とを有する。
CPU51は、インジェクタ噴射量制御プログラム360を記憶部53から読み出してメモリ52に展開し、インジェクタ噴射量制御プログラム360が有するプロセスを順次実行する。CPU51は、インジェクタ指示噴射量決定プロセス363を実行することで、図15に示すインジェクタ指示噴射量決定部320として動作する。
以上説明したように、第3の実施形態に係るインジェクタ噴射量制御装置は、エンジンの排気管内に設置されたインジェクタの指示噴射量を決定し、各気筒のトルクに応じて、指示噴射量を補正することができる。
なお、上記では、インジェクタ噴射量制御プログラムが記憶部に予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、これに限定されない。開示の技術に係るプログラムは、CD−ROM、DVD−ROM、USBメモリ等の記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
次に、上記各実施形態の変形例を説明する。
上記実施形態では、第1補正部28によりインジェクタの指示噴射量を補正した後に、第2補正部32によりインジェクタの指示噴射量を補正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第2補正部32による補正のみを行ってもよい。また、第2補正部32により計算された第2補正係数を用いてインジェクタの指示噴射量を補正した後に、第1補正部28により計算された第1補正係数を用いてインジェクタの指示噴射量を補正するようにしてもよい。
上記実施形態では、クランク角度及びクランク角速度を用いて、非線形カルマンフィルタによって、図示トルクを推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、クランク角度及びクランク角速度の何れか一方を用いて、非線形カルマンフィルタによって、図示トルクを推定するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、非線形カルマンフィルタの一例としてアンセンテッドカルマンフィルタを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、拡張カルマンフィルタを用いてもよい。
10 エンジン制御システム
11 入口温度検出器
12 空気過剰率検出器
13 差圧検出器
14 吸入空気量検出器
16 クランク角度検出器
18,218,318 インジェクタ噴射量制御装置
20,220,320 インジェクタ指示噴射量決定部
22 空気過剰率取得部
24 吸入空気量取得部
26 クランク角度取得部
28 第1補正部
30 トルク推定部
32 第2補正部
34 インジェクタ制御部
36A,36B,36C,36D,36E インジェクタ
40 過給器
42 インタークーラ
44 EGRクーラ
60,260,360 インジェクタ噴射量制御プログラム
210,310 DPF燃焼再生制御システム
219 温度取得部
223 PM堆積量推定部
50 コンピュータ
51 CPU
53 記憶部
59 記録媒体
A,B,C,D 気筒

Claims (20)

  1. エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得する取得部と、
    前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定する決定部と、
    前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定する推定部と、
    前記推定部によって推定された、複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する補正部と、
    を含むインジェクタ噴射量制御装置。
  2. 前記推定部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値から、前記クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算し、
    前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差、及び前記クランク角速度の計算値と前記クランク角速度の推定値との間の誤差を用いる前記非線形カルマンフィルタに基づいて、複数の前記気筒の各々の前記トルクを推定する、
    請求項1に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  3. 前記補正部は、前記エンジンにおける空気過剰率と、前記エンジンにおける吸入空気量と、補正された前記インジェクタの指示噴射量とに基づいて、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
    請求項1又は請求項2に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  4. 前記補正部は、前記取得部によって取得された前記クランク角度の実測値から得られる前記エンジンの回転数と、前記空気過剰率と、前記吸入空気量とに応じて、前記インジェクタからの燃料の噴射量の推定値を計算し、
    前記インジェクタの噴射量の推定値が、前記インジェクタの目標噴射量に近くなるように、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
    請求項3に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  5. 前記推定部は、現時刻の前記クランク角度の実測値、現時刻のクランク角速度の計算値、及び現時刻の前記トルクの値を入力とし、前記非線形カルマンフィルタにおける、前記エンジンにおけるピストンクランク機構の慣性に関する項、前記ピストンクランク機構の重力に関する項、前記ピストンクランク機構の角速度に関する項、及び前記ピストンクランク機構の摩擦に関する項を含む非線形方程式に従って、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
    請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  6. 前記推定部は、前記慣性に関する項から出力される値、前記重力に関する項から出力される値、前記角速度に関する項から出力される値、及び前記摩擦に関する項から出力される値と、前記クランク角度との関係を表すテーブルを用いて、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
    請求項5に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  7. 前記推定部は、クランクロータの欠歯部の位置に応じた前記クランク角度の範囲に基づいて、前記トルクの値を推定する、
    請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  8. 前記非線形カルマンフィルタは、アンセンテッドカルマンフィルタである、
    請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  9. ディーゼル微粒子捕集フィルタに蓄積された粒子状物質の堆積量を推定する堆積量推定部を更に含み、
    前記決定部は、前記堆積量推定部によって推定された前記堆積量と、ディーゼル微粒子捕集フィルタの入口の温度とに基づいて、前記インジェクタの前記指示噴射量を決定する、
    請求項1〜請求項8の何れか1項に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  10. 前記決定部は、前記エンジンの排気管内に設置された前記インジェクタの前記指示噴射量を決定する、
    請求項9に記載のインジェクタ噴射量制御装置。
  11. 各時刻について、エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
    前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
    取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
    複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
    処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  12. 取得された前記クランク角度の実測値から、前記クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算し、
    前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差、及び前記クランク角速度の計算値と前記クランク角速度の推定値との間の誤差を用いる前記非線形カルマンフィルタに基づいて、複数の前記気筒の各々の前記トルクを推定する、
    請求項11に記載のプログラム。
  13. 前記エンジンにおける空気過剰率と、前記エンジンにおける吸入空気量と、補正された前記インジェクタの指示噴射量とに基づいて、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
    請求項11又は請求項12に記載のプログラム。
  14. 取得された前記クランク角度の実測値から得られる前記エンジンの回転数と、前記空気過剰率と、前記吸入空気量とに応じて、前記インジェクタからの燃料の噴射量の推定値を計算し、
    前記インジェクタの噴射量の推定値が、前記インジェクタの目標噴射量に近くなるように、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
    請求項13に記載のプログラム。
  15. 現時刻の前記クランク角度の実測値、現時刻のクランク角速度の計算値、及び現時刻の前記トルクの値を入力とし、前記非線形カルマンフィルタにおける、前記エンジンにおけるピストンクランク機構の慣性に関する項、前記ピストンクランク機構の重力に関する項、前記ピストンクランク機構の角速度に関する項、及び前記ピストンクランク機構の摩擦に関する項を含む非線形方程式に従って、次時刻の前記クランク角度、次時刻の前記クランク角速度、及び次時刻の前記トルクを予測する、
    請求項11〜請求項14の何れか1項に記載のプログラム。
  16. エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
    前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
    取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
    複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
    処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶した記憶媒体。
  17. エンジンのクランクシャフトの回転角度であるクランク角度の実測値を取得し、
    前記エンジンの複数の気筒に対応するインジェクタの各々について、前記インジェクタからの燃料の指示噴射量を決定し、
    取得された前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差を用いる非線形カルマンフィルタに基づいて、前記エンジンの複数の気筒の各々で発生するトルクを推定し、
    複数の前記トルクの各々が同一範囲内となるように、複数の前記気筒の各々に対応する前記インジェクタの指示噴射量を補正する、
    処理をコンピュータに実行させるインジェクタ噴射量制御方法。
  18. 取得された前記クランク角度の実測値から、前記クランクシャフトの回転角速度であるクランク角速度の計算値を計算し、
    前記クランク角度の実測値と前記クランク角度の推定値との間の誤差、及び前記クランク角速度の計算値と前記クランク角速度の推定値との間の誤差を用いる前記非線形カルマンフィルタに基づいて、複数の前記気筒の各々の前記トルクを推定する、
    請求項17に記載のインジェクタ噴射量制御方法。
  19. 前記エンジンにおける空気過剰率と、前記エンジンにおける吸入空気量と、補正された前記インジェクタの指示噴射量とに基づいて、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
    請求項17又は請求項18に記載のインジェクタ噴射量制御方法。
  20. 取得された前記クランク角度の実測値から得られる前記エンジンの回転数と、前記空気過剰率と、前記吸入空気量とに応じて、前記インジェクタからの燃料の噴射量の推定値を計算し、
    前記インジェクタの噴射量の推定値が、前記インジェクタの目標噴射量に近くなるように、補正された前記インジェクタの指示噴射量を更に補正する、
    請求項19に記載のインジェクタ噴射量制御方法。
JP2019542935A 2017-09-22 2017-09-22 インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、及びプログラム Active JP6843255B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/034394 WO2019058534A1 (ja) 2017-09-22 2017-09-22 インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、プログラム、及び記憶媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019058534A1 true JPWO2019058534A1 (ja) 2020-10-22
JP6843255B2 JP6843255B2 (ja) 2021-03-17

Family

ID=65810689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019542935A Active JP6843255B2 (ja) 2017-09-22 2017-09-22 インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、及びプログラム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11085388B2 (ja)
EP (1) EP3686417B1 (ja)
JP (1) JP6843255B2 (ja)
WO (1) WO2019058534A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10922203B1 (en) * 2018-09-21 2021-02-16 Nvidia Corporation Fault injection architecture for resilient GPU computing
EP3933185B1 (en) * 2019-02-25 2024-05-15 Transtron, Inc. Engine torque estimation device, engine torque estimation method, and engine control device
CN115638065A (zh) * 2022-10-20 2023-01-24 哈尔滨工程大学 新型高压共轨系统喷油器性能在线实时观测与健康状态评估方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005016328A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Toyota Motor Corp 複数の気筒を備える内燃機関の制御装置
JP2010144647A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ディーゼルエンジンの燃料制御装置
JP2016118133A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
JP2017082662A (ja) * 2015-10-27 2017-05-18 富士通株式会社 エンジントルク推定装置、エンジントルク推定システム及びエンジントルク推定方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5119629A (en) * 1988-06-29 1992-06-09 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Method of and apparatus for controlling air fuel ratio of internal combustion engine
JPH10159637A (ja) 1996-11-29 1998-06-16 Denso Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法
JPH11343911A (ja) 1998-03-31 1999-12-14 Mazda Motor Corp 筒内噴射式エンジンの燃料制御装置
WO2004036002A1 (ja) * 2002-10-16 2004-04-29 Mitsubishi Fuso Truck And Bus Corporation 内燃機関の排気浄化装置
JP4446840B2 (ja) * 2004-08-30 2010-04-07 株式会社日本自動車部品総合研究所 堆積量推定装置
JP4665633B2 (ja) * 2005-07-12 2011-04-06 株式会社デンソー 内燃機関の排気浄化装置
JP4438708B2 (ja) * 2005-07-13 2010-03-24 マツダ株式会社 エンジンの燃料噴射制御装置
JP4840288B2 (ja) 2006-11-14 2011-12-21 株式会社デンソー 燃料噴射装置及びその調整方法
JP4928335B2 (ja) * 2007-04-17 2012-05-09 日野自動車株式会社 排気浄化装置
JP4803107B2 (ja) * 2007-05-15 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP4930215B2 (ja) * 2007-06-25 2012-05-16 株式会社デンソー 排気浄化装置
JP4462327B2 (ja) 2007-10-26 2010-05-12 株式会社デンソー 気筒特性ばらつき検出装置
EP2136056A1 (en) * 2008-06-19 2009-12-23 Continental Automotive GmbH Cylinder individual torque correction
JP2010127219A (ja) 2008-11-28 2010-06-10 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ディーゼルエンジンの燃料制御装置
JP5182157B2 (ja) * 2009-03-04 2013-04-10 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジンの制御装置
JP5103459B2 (ja) 2009-10-30 2012-12-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジンの制御装置
DE102009056381B4 (de) * 2009-11-30 2014-05-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Steuerung und Regelung einer Brennkraftmaschine
JP5793935B2 (ja) * 2011-04-25 2015-10-14 日産自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置及び点火時期制御方法
EP2703629B1 (en) * 2011-04-28 2017-10-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal-combustion engine
EP2738376A4 (en) * 2011-07-28 2015-01-07 Toyota Motor Co Ltd CONTROL DEVICE FOR A COMBUSTION ENGINE
DE102012210301B3 (de) * 2012-06-19 2013-09-05 Continental Automotive Gmbh Bestimmen der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine freigesetzten Energiemenge mittels einer Auswertung von Zahnzeiten einer mit einer Kurbelwelle verbundenen Geberscheibe
JP6136510B2 (ja) * 2013-04-16 2017-05-31 いすゞ自動車株式会社 噴射制御方法及び噴射制御装置
JP6540668B2 (ja) * 2016-11-25 2019-07-10 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6468298B2 (ja) * 2017-01-30 2019-02-13 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
JP6776975B2 (ja) * 2017-03-29 2020-10-28 トヨタ自動車株式会社 自動車
US10167806B2 (en) * 2017-05-03 2019-01-01 Ford Global Technologies, Llc Methods and system for central fuel injection
US10119490B1 (en) * 2017-05-03 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for central fuel injection
US10287994B2 (en) * 2017-05-12 2019-05-14 GM Global Technology Operations LLC Electronic throttle control using model predictive control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005016328A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Toyota Motor Corp 複数の気筒を備える内燃機関の制御装置
JP2010144647A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp ディーゼルエンジンの燃料制御装置
JP2016118133A (ja) * 2014-12-19 2016-06-30 いすゞ自動車株式会社 排気浄化システム
JP2017082662A (ja) * 2015-10-27 2017-05-18 富士通株式会社 エンジントルク推定装置、エンジントルク推定システム及びエンジントルク推定方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019058534A1 (ja) 2019-03-28
JP6843255B2 (ja) 2021-03-17
EP3686417A1 (en) 2020-07-29
US11085388B2 (en) 2021-08-10
EP3686417A4 (en) 2020-10-14
EP3686417B1 (en) 2023-04-05
US20200217259A1 (en) 2020-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1643101B1 (en) Intake air amount control device of internal combustion engine and control device
US9010180B2 (en) Method and observer for determining the exhaust manifold temperature in a turbocharged engine
JP6843255B2 (ja) インジェクタ噴射量制御装置、インジェクタ噴射量制御方法、及びプログラム
JP2004183616A (ja) 制御装置
Molina et al. Development of a control-oriented model to optimise fuel consumption and NOX emissions in a DI Diesel engine
JP4716283B2 (ja) 内燃機関の空燃比制御装置
US9726531B2 (en) Estimation apparatus and method for cylinder intake air amount of internal combustion engine
JP5331613B2 (ja) 内燃機関の筒内ガス量推定装置
CA2570768A1 (en) Control apparatus
JP4788640B2 (ja) 内燃機関の筒内圧推定方法および筒内圧推定装置
JP5146619B2 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2007085849A2 (en) A method of identifying engine gas composition
JP2007231840A (ja) 内燃機関の制御装置
JP6156429B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5311909B2 (ja) 噴射された燃料マスの決定方法
JP5553928B2 (ja) 気筒間の空燃比の不均衡を判断するための装置
Stefanopoulou et al. Pressure and temperature‐based adaptive observer of air charge for turbocharged diesel engines
CA2530981C (en) Intake air amount control system for internal combustion engine
JP4803099B2 (ja) 可変圧縮比エンジンのトルク推定装置
US11927145B2 (en) Method for limiting an air charge of an internal combustion engine
GB2503219A (en) Method of operating an internal combustion engine
JP5029414B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP4270112B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5527805B2 (ja) 燃料噴射制御装置
Subramaniam et al. A multi-cylinder airflow & residual gas estimation tool applied to a vehicle demonstrator

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200324

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200324

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201207

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210222

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6843255

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250