JP2002070621A - Method and apparatus for compensating for nonlinear characteristics of an air system of an internal combustion engine - Google Patents
Method and apparatus for compensating for nonlinear characteristics of an air system of an internal combustion engineInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、エンジンの作動中に生じ
る、閉ループ制御区間(エアシステム)の非線形特性に
作用する影響量を補償することである。
【解決手段】 レギュレータによって、エアシステムの
目標量と実際量との間の偏差から導出される、エアシス
テムのアクチュエータに対する調整量を変化させること
で、該調整量と前記実際量との間に、線形関係が成り立
つようにする、内燃機関のエアシステムの非線形特性を
補償するための形式の方法において、前記エアシステム
の少なくとも1つの状態量および前記レギュレータによ
って供給された調整量から、新たな調整量を導出し、前
記レギュレータからの調整量に対する前記新たな調整量
の依存関係が、前記新たな調整量に対する前記実際量の
非線形依存関係の逆であるようにすることで解決され
る。
An object of the present invention is to compensate for an influence amount which occurs during operation of an engine and affects a nonlinear characteristic of a closed loop control section (air system). A regulator changes an adjustment amount for an actuator of an air system, which is derived from a deviation between a target amount and an actual amount of the air system. A method for compensating for a non-linear characteristic of an air system of an internal combustion engine, such that a linear relationship is established, wherein a new control variable is determined from at least one state variable of the air system and a control variable supplied by the regulator. And the dependence of the new adjustment on the adjustment from the regulator is the inverse of the non-linear dependence of the actual on the new adjustment.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のエアシ
ステムの非線形特性を補償するための方法および装置に
関する。本発明では、エアシステムの目標量と実際量と
の間の偏差からレギュレータによって導出される、エア
システムのアクチュエータに対する調整量が、調整量と
実際量との間に線形関係が成り立つように変更される。The present invention relates to a method and a device for compensating for non-linear characteristics of an air system of an internal combustion engine. In the present invention, the adjustment amount for the actuator of the air system, which is derived by the regulator from the deviation between the target amount and the actual amount of the air system, is changed such that a linear relationship holds between the adjustment amount and the actual amount. You.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関のエアシステムとは、吸気する
空気量に影響を与えるすべての装置を意味している。こ
れらの装置には、例えばスロットルバルブ、ターボ過給
器または排気再循環装置が属しており、この場合はこれ
らの装置のうちのただ1つが設けられていてもよいし、
複数が設けられていてもよい。通常は、内燃機関のエア
システムを構成する装置のそれぞれが、1つのアクチュ
エータおよび1つのレギュレータ(例えばPレギュレー
タ 、またはPIレギュレータ、またはPIDレギュレ
ータ)を有しており、このレギュレータは、目標量と実
際量との間の偏差から、エアシステム装置のアクチュエ
ータに対する調整量を導出する。エアシステム装置とこ
れに属するアクチュエータとから成る閉ループ制御区間
は、非線形特性を示す、すなわち、エアシステムにより
形成される実際量の、調整量に対する依存関係は非線形
である。この非線形性はレギュレータに特別な設計を必
要とさせ、この設計は、状況によっては、非常に時間コ
ストがかかることがある。2. Description of the Related Art The air system of an internal combustion engine refers to all devices that affect the amount of air to be taken. These devices include, for example, throttle valves, turbochargers or exhaust gas recirculation devices, in which case only one of these devices may be provided,
A plurality may be provided. Usually, each of the devices constituting the air system of the internal combustion engine has one actuator and one regulator (for example, a P regulator, a PI regulator, or a PID regulator). From the deviation from the quantity, an adjustment quantity for the actuator of the air system device is derived. The closed-loop control section consisting of the air system device and the actuators belonging thereto exhibits a non-linear characteristic, ie the dependence of the actual quantity formed by the air system on the adjustment quantity is non-linear. This non-linearity requires a special design for the regulator, which can be very time consuming in some situations.
【0003】DE 198 12 843 A1では、エアシステムの非
線形性の問題が、過給圧の閉ループ制御を例として記述
されている。ターボ過給器のためのアクチュエータとし
て、タービンジオメトリを変更するための装置か、また
はバイパス弁が用いられている。これらすべてのアクチ
ュエータでは、ターボ過給器によって形成される過給圧
と前記アクチュエータに対する調整量との間で、非線形
関係が生じている。この非線形関係は、過給圧コントロ
ール装置の作動ポイントが非常に狭い境界内だけでシフ
トされる限りは、無視できるであろう。しかし、過給圧
コントロール装置の作動領域を非常に狭い作動領域だけ
に限定するのでなく、さらなる作動領域、すなわち調整
量の変更領域を求めるとするならば、制御過程における
作動ポイントの移動が比較的大きくなる下で、一方では
閉ループ制御プロセスの過度の遅延につながり、他方で
は閉ループ制御の際の過度の変動につながる。前記DE 1
9812 843 A1によれば、前記問題の解決のために、ター
ボ過給器のアクチュエータに対する調整量、または調整
量を形成する1つまたは複数の別の特性量が、特性マッ
プにおいて、調整量と制御量(過給圧)との間の変換に
よって、少なくともほぼ線形的な関係が成り立つような
値に変換される。この措置によって、線形の閉ループ制
御特性曲線が形成され、この特性曲線によって、作動ポ
イントの位置に依存することなく、迅速かつ安定した過
給圧の閉ループ制御が可能となる。線形化のために特性
マップ内にファイルされた、調整量に対する変換値は、
一度だけの固定的に設定される特性量であるので、場合
によっては、時事生じ得る閉ループ制御区間への影響量
をこの値で補償することはできない。[0003] In DE 198 12 843 A1, the problem of non-linearities in the air system is described using closed-loop control of the boost pressure as an example. Devices for changing the turbine geometry or bypass valves are used as actuators for turbochargers. In all these actuators, there is a non-linear relationship between the boost pressure formed by the turbocharger and the amount of adjustment to the actuator. This non-linear relationship will be negligible as long as the operating point of the boost pressure control is shifted only within very narrow boundaries. However, if the operating range of the boost pressure control device is not limited to a very narrow operating range but a further operating range, that is, a changing range of the adjustment amount, is required, the movement of the operating point in the control process is relatively small. On the one hand, this leads, on the one hand, to excessive delays in the closed-loop control process and, on the other hand, to excessive fluctuations in the closed-loop control. Said DE 1
According to 9812 843 A1, in order to solve the above-mentioned problem, an adjustment amount for the actuator of the turbocharger, or one or more other characteristic amounts forming the adjustment amount, is adjusted in the characteristic map by the adjustment amount and the control amount. The conversion between the quantity (charging pressure) and the quantity (charging pressure) results in a value that at least establishes a substantially linear relationship. As a result of this measure, a linear closed-loop control characteristic is formed, which enables a fast and stable closed-loop control of the supercharging pressure without depending on the position of the operating point. The conversion value for the adjustment amount filed in the characteristic map for linearization is
Since the characteristic amount is fixedly set only once, in some cases, the amount of influence on the closed loop control section that may occur in the current event cannot be compensated by this value.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、エン
ジンの作動中に生じる、閉ループ制御区間(エアシステ
ム)の非線形特性に作用する影響量を補償することので
きる方法と装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and a device which are able to compensate for the amount of influence on the non-linear characteristics of the closed loop control section (air system) which occurs during operation of the engine. It is.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
り、レギュレータによって、エアシステムの目標量と実
際量との間の偏差から導出される、エアシステムのアク
チュエータに対する調整量を変化させることで、該調整
量と前記実際量との間に線形関係を成り立たせる、内燃
機関のエアシステムの非線形特性を補償するための方法
において、前記エアシステムの少なくとも1つの状態量
および前記レギュレータによって供給された調整量か
ら、新たな調整量を導出し、前記レギュレータからの調
整量に対する、前記新たな調整量の非線形依存関係が、
前記新たな調整量に対する、前記実際量の非線形依存関
係の逆であるようにすることで解決される。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide, according to the present invention, a method of changing an adjustment amount for an actuator of an air system, which is derived from a deviation between a target amount and an actual amount of the air system by a regulator. A method for compensating for a non-linear characteristic of an air system of an internal combustion engine, wherein a linear relationship is established between the adjustment quantity and the actual quantity, provided by at least one state quantity of the air system and the regulator. From the adjustment amount, a new adjustment amount is derived, and the non-linear dependency of the new adjustment amount on the adjustment amount from the regulator is:
This is solved by making the inverse of the non-linear dependence of the actual quantity on the new adjustment quantity.
【0006】また上記課題は、本発明により、レギュレ
ータによって、エアシステムの目標量と実際量との間の
偏差から導出される、エアシステムのアクチュエータに
対する調整量を変化させることで、該調整量と前記実際
量との間に線形関係を成り立たせる手段が設けられてい
る、内燃機関のエアシステムの非線形特性を補償するた
めの装置において、前記手段が、前記エアシステムの少
なくとも1つの状態量および前記レギュレータによって
供給された調整量から、新たな調整量を導出し、前記レ
ギュレータからの調整量に対する、前記新たな調整量の
非線形依存関係が、前記新たな調整量に対する、前記実
際量の非線形依存関係の逆であるように構成することで
解決される。According to the present invention, there is also provided an object of the present invention is to change an adjustment amount for an actuator of an air system, which is derived from a deviation between a target amount and an actual amount of the air system by a regulator. Apparatus for compensating for a non-linear characteristic of an air system of an internal combustion engine, wherein the means is provided with means for establishing a linear relationship with the actual quantity, the means comprising at least one state quantity of the air system and the A new adjustment amount is derived from the adjustment amount supplied by the regulator, and a non-linear dependence of the new adjustment amount on the adjustment amount from the regulator is a non-linear dependence of the actual amount on the new adjustment amount. It is solved by configuring to be the reverse of.
【0007】この方法または装置の利点は、制御区間の
非線形性に対する補償が、制御区間の現在の状態を考慮
しつつ、リアルタイムで行われるという点にある。これ
によって、エアシステムの動特性、および場合によって
は他のシステムの影響量が考慮される。The advantage of this method or device is that compensation for the non-linearity of the control section takes place in real time, taking into account the current state of the control section. This takes into account the dynamics of the air system and possibly the influence of other systems.
【0008】本発明の有利な変更例は従属請求項から得
られる。[0008] Advantageous modifications of the invention result from the dependent claims.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】エアシステムの新たな調整量を導
出する少なくとも1つの状態量は、有利にはモデル計算
によって求められる。したがって、モデル構築によっ
て、種々の状態量の測定を省くことができる。The at least one state variable which derives a new adjustment value for the air system is advantageously determined by means of a model calculation. Therefore, measurement of various state quantities can be omitted by constructing a model.
【0010】状態量として、例えば過給圧、過給器回転
数、排気再循環率、吸気管に蓄積された空気質量、吸気
管内のガス温度、スロットルバルブの位置、排気再循環
弁の位置、バイパス弁の位置もしくはターボ過給器の可
変タービンジオメトリの状態、またはこれらから導出さ
れる1つもしくは複数の特性量が、閉ループ制御区間の
線形化の際に考慮される。The state variables include, for example, supercharging pressure, turbocharger rotation speed, exhaust gas recirculation rate, mass of air accumulated in the intake pipe, gas temperature in the intake pipe, throttle valve position, exhaust recirculation valve position, The position of the bypass valve or the state of the variable turbine geometry of the turbocharger, or one or more parameters derived therefrom, are taken into account in the linearization of the closed-loop control section.
【0011】線形化を図る目的で、1つの新たな調整量
が、可変のタービンジオメトリ、またはターボ過給器の
バイパス弁、または排気再循環弁、またはスロットルバ
ルブアクチュエータに対して導出できる。For the purpose of linearization, one new control variable can be derived for the variable turbine geometry or for the turbocharger bypass valve or exhaust recirculation valve or throttle valve actuator.
【0012】状態量のモデル化の際に比較的高い精度を
達成するために、有利には、モデル計算によって求めら
れた状態量と測定によって求められた相応の状態量との
間の差分を形成し、この差分から、モデル化による状態
量の補正係数が求められる。In order to achieve a relatively high accuracy in the modeling of the state variables, it is advantageous to generate the difference between the state variables determined by the model calculation and the corresponding state variables determined by measurement. From this difference, a correction coefficient for the state quantity by modeling is obtained.
【0013】[0013]
【実施例】図に示された実施例を用いて、以下の明細書
において本発明をより詳細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail in the following description using an embodiment shown in the drawings.
【0014】図1には、吸気路2と排気路3を有する内
燃機関1が示されている。排気路3内には、タービン4
が配置されており、吸気路2内には、排気タービン過給
器のコンプレッサ5が配置されている。さらに、内燃機
関は、排気路3と吸気管2をつなぐ排気再循環路6を備
えることも可能である。排気再循環路6内には、制御可
能な排気再循環弁7がある。吸気管2内には、過給圧p
ldを測定する圧力センサ8と、吸気される空気質量l
mを測定する空気質量センサ9が配置されている。その
他に、吸気管内には、スロットルバルブ10がある。し
たがって、図示された内燃機関の実施例では、吸気され
る空気質量に影響を与える3つのエアシステム装置、す
なわちターボ過給器4,5、排気再循環装置6,7およ
びスロットルバルブ10が存在している。FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 having an intake passage 2 and an exhaust passage 3. In the exhaust path 3, a turbine 4
Are arranged, and a compressor 5 of an exhaust turbine supercharger is arranged in the intake passage 2. Further, the internal combustion engine may include an exhaust recirculation path 6 connecting the exhaust path 3 and the intake pipe 2. Within the exhaust gas recirculation path 6 is a controllable exhaust gas recirculation valve 7. In the intake pipe 2, the supercharging pressure p
pressure sensor 8 for measuring ld and the air mass l to be taken
An air mass sensor 9 for measuring m is arranged. In addition, there is a throttle valve 10 in the intake pipe. Thus, in the illustrated embodiment of the internal combustion engine, there are three air system devices that affect the intake air mass: turbochargers 4,5, exhaust recirculation devices 6,7 and throttle valve 10. ing.
【0015】図1では、ターボ過給器のための2つの可
能なアクチュエータが存在している。第1のアクチュエ
ータ11は、タービン4を迂回するバイパス12内の弁
である。代替的には、もう1つのアクチュエータ13が
設けられており、このアクチュエータが、タービンジオ
メトリに作用する、すなわちタービンの羽根の調整を行
う。バイパス弁であるアクチュエータ11は、調整量b
pvを受け取り、可変タービンジオメトリであるアクチ
ュエータ13は、調整量vtgを受け取る。排気再循環
弁7に対しては、調整量arfが供給され、スロットル
バルブ10に対しては、調整量dkが供給される。前記
すべての調整量bpv,vtg,arfおよびdkは、
制御装置14から提供される。制御装置14には、内燃
機関の一連の状態量が供給される。これら状態量のう
ち、図1には、例えば過給圧センサ8によって測定され
た過給圧pldと、空気量センサ9によって測定された
吸気空気量lmとが記入されている。さらなる状態量と
して、制御装置14には、さらに過給器回転数、排気再
循環率、吸気管内に蓄積された空気質量、吸気管内のガ
ス温度、スロットルバルブの位置、排気再循環弁の位
置、バイパス弁の位置もしくはターボ過給器の可変ター
ビンジオメトリの状態、またはこれらから導出される1
つもしくは複数の特性量が供給される。In FIG. 1, there are two possible actuators for the turbocharger. The first actuator 11 is a valve in a bypass 12 that bypasses the turbine 4. Alternatively, another actuator 13 is provided, which acts on the turbine geometry, ie adjusts the blades of the turbine. The actuator 11 which is a bypass valve has an adjustment amount b
pv, and the variable turbine geometry actuator 13 receives the adjustment amount vtg. An adjustment amount arf is supplied to the exhaust gas recirculation valve 7, and an adjustment amount dk is supplied to the throttle valve 10. All of the adjustment amounts bpv, vtg, arf and dk are:
Provided from the control device 14. The control unit 14 is supplied with a series of state variables of the internal combustion engine. FIG. 1 shows, for example, the supercharging pressure pld measured by the supercharging pressure sensor 8 and the intake air amount lm measured by the air amount sensor 9 in FIG. As additional state variables, the control device 14 further includes a supercharger speed, an exhaust gas recirculation rate, an air mass accumulated in the intake pipe, a gas temperature in the intake pipe, a throttle valve position, a position of the exhaust recirculation valve, The position of the bypass valve or the state of the variable turbo geometry of the turbocharger, or one derived therefrom
One or more characteristic quantities are supplied.
【0016】導入部で既に、個々のエアシステム装置、
すなわちターボ過給器4,5、排気再循環装置6,7、
スロットルバルブ10の非線形特性の問題が説明されて
いる。制御装置14によれば、調整量bpv、vtg、
arfおよびdkが求められるが、これらの調整量は、
これらとそれぞれのエアシステム装置に供給される実際
量との関係が線形であるように計算される。この線形化
がどのように行われるかは、図2に示されたブロック線
図を用いて説明される。Already at the introduction, individual air system units,
That is, the turbochargers 4, 5, the exhaust recirculation devices 6, 7,
The problem of the non-linear characteristics of the throttle valve 10 has been described. According to the control device 14, the adjustment amounts bpv, vtg,
arf and dk are determined, and these adjustment amounts are:
Calculations are made such that the relationship between these and the actual quantities supplied to the respective air system devices is linear. How this linearization is performed will be described with reference to the block diagram shown in FIG.
【0017】図2には、閉ループ制御系が示されてお
り、この制御系においては、内燃機関のエアシステムL
Sと、これに属するアクチュエータSTとから成る閉ル
ープ制御区間が存在する。既に上で説明したように、エ
アシステムLSは、1つまたは複数の装置、例えばター
ボ過給器5,6または排気再循環装置6,7またはスロ
ットルバルブ10から成ることができる。図2において
参照記号LSが付されたブロックは、したがって、これ
らエアシステム装置のうちの1つまたは複数を表してい
る。FIG. 2 shows a closed loop control system in which the air system L of the internal combustion engine is used.
There is a closed loop control section consisting of S and the actuator ST belonging to S. As already explained above, the air system LS can consist of one or more devices, for example a turbocharger 5, 6 or an exhaust recirculation device 6, 7, or a throttle valve 10. The blocks labeled LS in FIG. 2 thus represent one or more of these air system devices.
【0018】エアシステムLSの出力側には実際量yが
現れ、この実際量yは、エアシステムの実際の状態を表
している。この実際の状態は、例えばターボ過給器の場
合であれば、センサ8によって測定可能な過給圧pld
である。実際量yは、結合点VKにおいて、目標量wと
比較され、目標量wと実際量yとの間の偏差eが形成さ
れる。この目標量wは、例えば目標過給圧であり、この
目標過給圧は、エンジン回転数、スロットルバルブ位置
およびドライバの要望、および場合によってはさらにエ
ンジンの別の作動量から導出されるものである。閉ルー
プ制御量の偏差eは、例えばPレギュレータまたはPI
レギュレータまたはPIDレギュレータであるレギュレ
ータRGに供給される。このレギュレータRGの出力側
には、調整量vが現れる。At the output of the air system LS, an actual quantity y appears, which represents the actual state of the air system. This actual state is, for example, in the case of a turbocharger, the supercharging pressure pld measurable by the sensor 8
It is. The actual quantity y is compared with the target quantity w at the node VK to form a deviation e between the target quantity w and the actual quantity y. The target amount w is, for example, a target boost pressure, which is derived from the engine speed, the throttle valve position and the driver's demands, and possibly also from other operating quantities of the engine. is there. The deviation e of the closed loop control amount is, for example, a P regulator or PI
It is supplied to a regulator RG which is a regulator or a PID regulator. An adjustment amount v appears on the output side of the regulator RG.
【0019】エアシステムLSとこれに属するアクチュ
エータSTとから成る閉ループ制御区間の非線形特性の
せいで、実際量yと調整量vとの間の関係は線形ではな
い。本発明の目標は、エアシステムLSの実際量yと調
整量vとの間で、線形の関係が成り立つように、閉ルー
プ制御系を拡張することである。この目的のために、レ
ギュレータRGとアクチュエータSTとの間に、回路ブ
ロックLIが挿入されており、この回路ブロックLI
が、線形化のために、調整量vから新たな調整量uを導
出する。線形化回路ブロックLI内では、新たな調整量
uに対して、レギュレータRGからの調整量vに対する
依存関係が形成される。この依存関係は、エアシステム
LSの実際量yの、新たな調整量uに対する非線形の依
存関係の逆である。それゆえ、閉ループ制御区間ST、
LSの非線形特性は、新たな調整量uの、レギュレータ
RGの調整量vに対する非線形の依存関係によって補償
される。換言すれば、アクチュエータSTに対する調整
量は、エアシステムLSとこれに属するアクチュエータ
STとから成る閉ループ制御区間の非線形特性が補償さ
れるように予め歪まされる。そして最終的に、線形化回
路ブロックLI、アクチュエータSTおよびエアシステ
ムLSから成る直列回路は、積分器の連鎖と同じ特性を
有している。Due to the non-linear characteristics of the closed-loop control section consisting of the air system LS and the actuators ST belonging to it, the relationship between the actual quantity y and the adjustment quantity v is not linear. The goal of the present invention is to extend the closed loop control system such that a linear relationship holds between the actual amount y and the adjustment amount v of the air system LS. For this purpose, a circuit block LI is inserted between the regulator RG and the actuator ST.
Derives a new adjustment amount u from the adjustment amount v for linearization. In the linearization circuit block LI, a dependency on the adjustment amount v from the regulator RG is formed for the new adjustment amount u. This dependency is the inverse of the non-linear dependency of the actual quantity y of the air system LS on the new adjustment quantity u. Therefore, the closed loop control section ST,
The nonlinear characteristic of LS is compensated by the nonlinear dependence of the new adjustment amount u on the adjustment amount v of the regulator RG. In other words, the adjustment amount for the actuator ST is distorted in advance so that the nonlinear characteristic of the closed loop control section including the air system LS and the actuator ST belonging thereto is compensated. And finally, the series circuit consisting of the linearization circuit block LI, the actuator ST and the air system LS has the same characteristics as a chain of integrators.
【0020】以下に、線形化回路ブロックLIにおい
て、新たな調整量uがレギュレータRGの調整量vとエ
アシステムの状態量xとからどのようにして求められる
のかを説明する。状態量xは、例えば過給圧pld、過
給器回転数、排気再循環率、吸気管内に蓄積された空気
質量、吸気管内のガス温度、スロットルバルブ10の位
置、バイパス弁11の位置もしくはターボ過給器4の可
変タービンジオメトリ13の状態、またはこれらから導
出される1つの量であることができる。わかりやすくす
るために、以下では、状態量xだけに着目する。しか
し、前記の量のうちの複数であってもよい。非常に単純
化すると、エアシステムは式(1)によって記述され
る。Hereinafter, how the new adjustment amount u is obtained from the adjustment amount v of the regulator RG and the state amount x of the air system in the linearization circuit block LI will be described. The state quantity x is, for example, the supercharging pressure pld, the supercharger speed, the exhaust gas recirculation rate, the air mass accumulated in the intake pipe, the gas temperature in the intake pipe, the position of the throttle valve 10, the position of the bypass valve 11, or It can be the state of the variable turbine geometry 13 of the supercharger 4, or one quantity derived therefrom. For simplicity, the following focuses on the state quantity x only. However, more than one of the above quantities may be used. In very simplicity, the air system is described by equation (1).
【0021】[0021]
【数1】 (Equation 1)
【0022】この式(1)は、状態量xの時間的変化を
表している。これは、エアシステムの単純なPT1特性
を示している。エアシステムの非線形特性は、式(2)
によって記述される。This equation (1) represents a temporal change of the state quantity x. This illustrates the simple PT1 characteristics of the air system. The non-linear characteristic of the air system is given by equation (2)
Described by
【0023】[0023]
【数2】 (Equation 2)
【0024】この式(2)は、実際量yと状態量xとの
間の関係を放物線の形で示している。時間依存のパラメ
ータa0(t),a1(t)、および定数c1、c
2が、放物線の時間に依存する位置および形を規定す
る。Equation (2) shows the relationship between the actual quantity y and the state quantity x in the form of a parabola. Time-dependent parameters a 0 (t) and a 1 (t) and constants c 1 and c
2 defines the time-dependent position and shape of the parabola.
【0025】少なくとも1つの状態量xは、センサによ
って測定されるか、または回路ブロックMDにおいて、
内燃機関の他の作動量から計算される。このようなモデ
ル計算自体は公知であり、したがってここではその詳細
には立ち入らない。モデル化による状態量xをできるだ
け正確に実際の状態量に近似させるためには、場合によ
ってモデル計算の際に、補正係数Δxを考慮するのが有
利である。この補正係数Δxは、オブザーバBBによっ
て形成される。このオブザーバBBは、モデル化された
状態量xと測定された状態量との間の偏差を表し、この
偏差に応じて、モデル計算において状態量xに影響する
補正係数Δxを形成する。The at least one state quantity x is measured by a sensor or in a circuit block MD:
It is calculated from other operating quantities of the internal combustion engine. Such model calculations are known per se and therefore will not be described here in detail. In order to approximate the state quantity x by modeling to the actual state quantity as accurately as possible, it is advantageous in some cases to consider the correction coefficient Δx in the model calculation. This correction coefficient Δx is formed by the observer BB. This observer BB represents the deviation between the modeled state quantity x and the measured state quantity, and forms a correction factor Δx which influences the state quantity x in the model calculation according to this deviation.
【0026】次の式(3)では、実際量yの時間導関数
が式(2)に従って表されている。In the following equation (3), the time derivative of the actual quantity y is expressed according to equation (2).
【0027】[0027]
【数3】 (Equation 3)
【0028】必要とされるように、実際量yとレギュレ
ータRGの調整量vとの間で、積分器に応じた線形関係
を成り立たせる場合には、As required, when a linear relationship according to the integrator is established between the actual amount y and the adjustment amount v of the regulator RG,
【0029】[0029]
【数4】 (Equation 4)
【0030】の関係が成り立たなければならない。式
(3)および(4)から、最終的に、新たな調整量uに
対して、The following relationship must be satisfied. From equations (3) and (4), finally, for a new adjustment amount u,
【0031】[0031]
【数5】 (Equation 5)
【0032】が得られる。この式(5)は、状態量xと
レギュレータRGの調整量vとに対する新たな調整量u
の依存関係を表している。調整量vに対する新たな調整
量uの依存関係は、それゆえ、新たな調整量uに対する
実際量yの非線形依存関係のちょうど逆である。したが
って、実際量yとレギュレータRGの調整量vとの間
に、線形関係が成り立つ。Is obtained. This equation (5) represents a new adjustment amount u for the state amount x and the adjustment amount v of the regulator RG.
Represents a dependency. The dependence of the new adjustment u on the adjustment v is therefore exactly the opposite of the non-linear dependence of the actual quantity y on the new adjustment u. Therefore, a linear relationship holds between the actual amount y and the adjustment amount v of the regulator RG.
【0033】レギュレータとして、頑強なレギュレー
タ、例えば常に2つの極値のうちの一方のみを受け入れ
るスイッチングレギュレータを投入すべきである。この
ような頑強なレギュレータは、閉ループ制御系における
パラメータの変動には反応しない。The regulator should be a robust regulator, for example a switching regulator that always accepts only one of the two extremes. Such a robust regulator is insensitive to parameter variations in a closed loop control system.
【図1】複数のエアシステム装置を有する内燃機関を概
略的に示している。FIG. 1 schematically shows an internal combustion engine having a plurality of air system devices.
【図2】エアシステムのための線形化機能を備えた閉ル
ープ制御系のブロック回路図を示す。FIG. 2 shows a block circuit diagram of a closed loop control system with a linearization function for an air system.
1 内燃機関 2 吸気路 3 排気路 4 タービン 5 コンプレッサ 6 排気再循環路 7 排気再循環弁 8 圧力センサ 9 空気量センサ 10 スロットルバルブ 11 バイパス弁 12 バイパス 13 アクチュエータ 14 制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Intake path 3 Exhaust path 4 Turbine 5 Compressor 6 Exhaust recirculation path 7 Exhaust recirculation valve 8 Pressure sensor 9 Air flow sensor 10 Throttle valve 11 Bypass valve 12 Bypass 13 Actuator 14 Control device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 11/10 F02D 41/20 310A 41/14 310 F02M 25/07 550C 41/20 310 550F F02M 25/07 550 550R F02B 37/12 301Q 301A (72)発明者 マンフレート ビルク ドイツ連邦共和国 オーバーリーキシンゲ ン ガルテンシュトラーセ 1 (72)発明者 フランク マイアー ドイツ連邦共和国 コルンヴェストハイム ノイフェンシュトラーセ 5 (72)発明者 トーマス ブライレ ドイツ連邦共和国 シュツツトガルト ブ ーレンシュトラーセ 29 (72)発明者 ペーター ルップ ドイツ連邦共和国 レムゼック シュテル ンベルクヴェーク 9 (72)発明者 ヴォルフガング クレーマー ドイツ連邦共和国 インゴルシュタット ベーマーヴァルトシュトラーセ 22 Fターム(参考) 3G005 EA15 FA06 GA04 GB17 GB24 GB28 GE01 HA04 HA05 HA12 HA19 JA02 JA06 JA12 JA36 JA39 JA45 3G062 AA05 BA04 BA06 CA06 FA08 GA01 GA04 GA05 GA06 GA08 GA10 GA15 3G065 AA03 AA04 CA22 CA23 CA26 DA04 FA11 GA01 GA04 GA05 GA06 GA10 GA14 GA41 GA46 KA31 KA33 KA35 KA36 3G301 HA01 HA11 HA13 JA18 JA20 KA21 LA01 LA03 LC10 MA01 NA09 NB20 ND06 ND18 PA01Z PA07Z PA11Z PA15Z PA16Z PD15Z PE01Z PF03Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 11/10 F02D 41/20 310A 41/14 310 F02M 25/07 550C 41/20 310 550F F02M 25/07 550 550R F02B 37/12 301Q 301A (72) Inventor Manfred Birg Germany Oberleighingen Gartenstraße 1 (72) Inventor Frank Maier Germany Federal Republic Kornwestheim Neufenstrasse 5 (72) Inventor Thomas Bryle Germany Stuttgart Bohlenstrasse 29 (72) Inventor Peter Rupp Germany Germany Remsek Sternbergweg 9 (72) Invention Wolfgang Kraemer Germany Ingolstadt Bömerwaldstrasse 22 F-term (reference) 3G005 EA15 FA06 GA04 GB17 GB24 GB28 GE01 HA04 HA05 HA12 HA19 JA02 JA06 JA12 JA36 JA39 JA45 3G062 AA05 BA04 BA06 CA06 FA08 GA01 GA04 GA05 GA06 GA08 AA03 AA04 CA22 CA23 CA26 DA04 FA11 GA01 GA04 GA05 GA06 GA10 GA14 GA41 GA46 KA31 KA33 KA35 KA36 3G301 HA01 HA11 HA13 JA18 JA20 KA21 LA01 LA03 LC10 MA01 NA09 NB20 ND06 ND18 PA01Z PA07Z PA11Z PA15Z PA16Z PD15Z
Claims (8)
補償するための方法であって、 レギュレータ(RG)によって前記エアシステム(L
S)の目標量(w)と実際量(y)との間の偏差(e)
から導出される、前記エアシステム(LS)のアクチュ
エータ(ST)に対する調整量(v)を変化させること
で、該調整量(v)と前記実際量(y)との間に、線形
関係が成り立つようにする形式の方法において、 前記エアシステムの少なくとも1つの状態量(x)およ
び前記レギュレータ(RG)によって供給された調整量
(v)から、新たな調整量(u)を導出し、前記レギュ
レータ(RG)からの調整量(v)に対する、前記新た
な調整量(u)の非線形依存関係は、前記新たな調整量
(u)に対する、前記実際量(y)の非線形依存関係の
逆であるようにした、ことを特徴とする内燃機関のエア
システムの非線形特性を補償するための方法。1. A method for compensating for non-linear characteristics of an air system of an internal combustion engine, the method comprising compensating the air system (L) by a regulator (RG).
Deviation (e) between the target quantity (w) and the actual quantity (y) of S)
By changing the adjustment amount (v) of the air system (LS) with respect to the actuator (ST), the linear relationship holds between the adjustment amount (v) and the actual amount (y). Deriving a new adjustment quantity (u) from at least one state quantity (x) of the air system and an adjustment quantity (v) supplied by the regulator (RG), The nonlinear dependence of the new adjustment amount (u) on the adjustment amount (v) from (RG) is the inverse of the nonlinear dependence of the actual amount (y) on the new adjustment amount (u). A method for compensating for non-linear characteristics of an air system of an internal combustion engine.
の、またはターボ過給器(4,5)のバイパス弁(1
1)のための新たな調整量(vtg、bpv)を導出す
る、請求項1記載の方法。2. A bypass valve (1) for a variable turbine geometry (13) or for a turbocharger (4, 5).
2. The method according to claim 1, wherein a new adjustment amount (vtg, bpv) for 1) is derived.
量(arf)を導出する、請求項1記載の方法。3. The method according to claim 1, further comprising deriving a new control variable (arf) for the exhaust gas recirculation valve (7).
0)のための新たな調整量(dk)を導出する、請求項
1記載の方法。4. A throttle valve actuator (1)
Method according to claim 1, wherein a new adjustment value (dk) for 0) is derived.
1つの状態量(x)を、モデル計算(MD)によって求
める、請求項1記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein at least one state quantity (x) of the air system (LS) is determined by a model calculation (MD).
たは複数の量、すなわち過給圧、過給器回転数、排気再
循環率、吸気管に蓄積された空気量、吸気管内のガス温
度、スロットルバルブの位置、排気再循環弁の位置、バ
イパス弁もしくはターボ過給器の可変タービンジオメト
リの位置、またはこれらから導出される1つもしくは複
数の特性量を考慮する、請求項1または5記載の方法。6. The state quantity (x) may be one or more of the following quantities: a supercharging pressure, a supercharger rotation speed, an exhaust gas recirculation rate, an air amount accumulated in an intake pipe, The gas temperature, the position of a throttle valve, the position of an exhaust gas recirculation valve, the position of a variable turbine geometry of a bypass valve or a turbocharger, or one or more characteristic quantities derived therefrom, according to claim 1 or 5. The method according to 5.
れた状態量(x)と、測定によって求められた相応の状
態量との間の差分を形成し、該差分から、前記モデル化
された状態量(x)のための補正係数(Δx)を形成す
る、請求項5記載の方法。7. A difference between a state quantity (x) determined by the model calculation (MD) and a corresponding state quantity determined by measurement, and the modeled state is calculated from the difference. 6. The method according to claim 5, comprising forming a correction factor ([Delta] x) for the quantity (x).
補償するための装置であって、 レギュレータ(RG)によって前記エアシステム(L
S)の目標量(w)と実際量(y)との間の偏差(e)
から導出される、前記エアシステム(LS)のアクチュ
エータ(ST)に対する調整量(v)を変化させること
で、該調整量(v)と前記実際量(y)との間に、線形
関係が成り立つようにする手段(LI)が設けられてい
る形式の装置において、 前記手段(LI)は、前記エアシステムの少なくとも1
つの状態量(x)および前記レギュレータ(RG)によ
って供給された調整量(v)から、新たな調整量(u)
を導出し、 前記レギュレータ(RG)からの調整量(v)に対す
る、新たな調整量(u)の非線形依存関係は、該新たな
調整量(u)に対する、前記実際量(y)の非線形依存
関係の逆である、ことを特徴とする内燃機関のエアシス
テムの非線形特性を補償するための装置。8. An apparatus for compensating for non-linear characteristics of an air system of an internal combustion engine, wherein the air system (L) is controlled by a regulator (RG).
Deviation (e) between the target quantity (w) and the actual quantity (y) of S)
By changing the adjustment amount (v) of the air system (LS) with respect to the actuator (ST), the linear relationship holds between the adjustment amount (v) and the actual amount (y). An apparatus of the type provided with means (LI) for providing at least one of the air systems.
From the two state quantities (x) and the adjustment quantity (v) supplied by the regulator (RG), a new adjustment quantity (u)
The nonlinear dependence of the new adjustment amount (u) on the adjustment amount (v) from the regulator (RG) is the nonlinear dependence of the actual amount (y) on the new adjustment amount (u). Device for compensating for non-linear characteristics of an air system of an internal combustion engine, characterized in that the relationship is reversed.
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