[go: up one dir, main page]

JP2013050045A - Internal combustion engine control device - Google Patents

Internal combustion engine control device Download PDF

Info

Publication number
JP2013050045A
JP2013050045A JP2011187233A JP2011187233A JP2013050045A JP 2013050045 A JP2013050045 A JP 2013050045A JP 2011187233 A JP2011187233 A JP 2011187233A JP 2011187233 A JP2011187233 A JP 2011187233A JP 2013050045 A JP2013050045 A JP 2013050045A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
model
plant model
coefficient
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.)
Withdrawn
Application number
JP2011187233A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sho Nakamura
翔 中村
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2011187233A priority Critical patent/JP2013050045A/en
Publication of JP2013050045A publication Critical patent/JP2013050045A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine control device which does not generate discontinuous estimation values outputted from a plant model even in the change of operating conditions regarding an internal combustion engine including the plant model for outputting the estimation value of control amount of an internal combustion engine by defining the control amount of an actuator for controlling the internal combustion engine as an input parameter.SOLUTION: The internal combustion engine control device includes: the plant model which outputs the estimation value of the control amount of the internal combustion engine (supercharging pressure, EGR ratio) by defining the control amount of the actuator for controlling the internal combustion engine (EGR valve opening degree, variable nozzle opening degree of variable nozzle type turbo supercharger, opening degree of exhaust throttle) as the input parameter; and a coefficient output model which outputs a coefficient used for calculating the plant model. The coefficient output model linearly outputs the coefficient for continuously changing the estimation value outputted from the plant model according to the change of the operating conditions by having an engine speed of the internal combustion engine and a fuel injection amount as the input parameter.

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

従来、例えば特開2006−132357号公報に開示されるように、複数の制御入力(例えば、目標スロットル開度、目標バルブリフト)と、複数の制御量(例えば、吸気管内圧、吸入空気量)との間に相互干渉が存在するプラントの制御装置が知られている。この装置では、プラントを離散時間系モデルとしてモデル化したプラントモデルに基づく所定の応答指定型制御アルゴリズムと所定の非干渉制御アルゴリズムとを組み合わせた所定のアルゴリズムにより、制御入力としての目標スロットル開度および目標バルブリフトを、吸気管内圧および吸入空気量を目標吸気管内圧および目標吸入空気量にそれぞれ追従させるための、相互干渉を解消するような2つの非干渉化入力として算出する。   Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-132357, a plurality of control inputs (for example, target throttle opening, target valve lift) and a plurality of control amounts (for example, intake pipe internal pressure, intake air amount) There is known a plant control apparatus in which mutual interference exists between the two. In this apparatus, a target throttle opening as a control input and a predetermined algorithm by combining a predetermined response designating control algorithm based on a plant model obtained by modeling a plant as a discrete time system model and a predetermined non-interference control algorithm, and The target valve lift is calculated as two non-interacting inputs that cancel the mutual interference for causing the intake pipe internal pressure and the intake air amount to follow the target intake pipe internal pressure and the target intake air amount, respectively.

特開2006−132357号公報JP 2006-132357 A

ところで、内燃機関にモデル予測制御を適用する場合においては、プラントモデルの同定が必要となる。この際、従来の技術では内燃機関の運転条件における時定数等の差異によるプラントモデルの精度悪化を回避するため、内燃機関の運転条件(例えば、機関回転数、噴射量)に応じてプラントモデルの領域を複数に分割することとしている。このように、分割された領域毎にプラントモデルを同定することで、各領域におけるモデル精度が有効に高められる。   By the way, when applying model predictive control to an internal combustion engine, it is necessary to identify a plant model. At this time, in the conventional technique, in order to avoid deterioration of the accuracy of the plant model due to the difference in the time constant or the like in the operating conditions of the internal combustion engine, the plant model is changed according to the operating conditions (for example, the engine speed and the injection amount) of the internal combustion engine. The area is divided into a plurality of parts. Thus, by identifying the plant model for each divided area, the model accuracy in each area is effectively increased.

しかしながら、上記従来の技術のように、プラントモデルの領域を運転条件に応じて分割すると、内燃機関の運転条件が領域を跨ぐ際に出力されるモデル予測値に不連続が発生し、アクチュエータの制御性が悪化してしまう。   However, if the plant model area is divided according to the operating conditions as in the conventional technique described above, discontinuity occurs in the model predicted value output when the operating conditions of the internal combustion engine cross the area, and the actuator control Sexuality will deteriorate.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関を制御するアクチュエータの制御量を入力パラメータとして、内燃機関の制御量の予測値を出力するプラントモデルを備えた内燃機関において、運転条件が変化した場合であってもプラントモデルから出力される予測値に不連続が発生することの無い内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an internal combustion engine having a plant model that outputs a predicted value of a control amount of an internal combustion engine, with the control amount of an actuator that controls the internal combustion engine as an input parameter. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine in which discontinuity does not occur in a predicted value output from a plant model even when operating conditions change in the engine.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関を制御するアクチュエータの制御量を入力パラメータとして、前記内燃機関の制御量の予測値を出力するプラントモデルと、
前記プラントモデルの演算に用いる係数を出力する係数出力モデルと、を備え、
前記係数出力モデルは、前記プラントモデルから出力される予測値を前記内燃機関の運転条件の変化に応じて連続的に変化させるための前記係数を、前記内燃機関の機関回転数および燃料噴射量を入力パラメータとしてリニアに出力するモデルであることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A plant model that outputs a predicted value of the control amount of the internal combustion engine, with the control amount of an actuator that controls the internal combustion engine as an input parameter;
A coefficient output model for outputting a coefficient used for the calculation of the plant model,
In the coefficient output model, the coefficient for continuously changing the predicted value output from the plant model in accordance with the change in the operating condition of the internal combustion engine, the engine speed and the fuel injection amount of the internal combustion engine are set. It is a model that outputs linearly as an input parameter.

第2の発明は、第1の発明において、
前記内燃機関は、前記アクチュエータとしてEGRバルブ、可変ノズル型ターボ過給機、および排気絞り弁を備えたディーゼル機関として構成されており、
前記プラントモデルは、前記EGRバルブの開度、前記可変ノズル型ターボ過給機の可変ノズル開度、および前記排気絞り弁の開度を入力パラメータとして、過給圧およびEGR率の少なくとも何れかの予測値を出力するモデルであることを特徴としている。
According to a second invention, in the first invention,
The internal combustion engine is configured as a diesel engine including an EGR valve, a variable nozzle turbocharger, and an exhaust throttle valve as the actuator.
The plant model has at least one of a supercharging pressure and an EGR rate with the opening of the EGR valve, the variable nozzle of the variable nozzle turbocharger, and the opening of the exhaust throttle valve as input parameters. It is a model that outputs a predicted value.

第1の発明によれば、プラントモデルではアクチュエータの制御量を入力パラメータとして内燃機関の制御量の予測値が出力される。また、係数出力モデルでは、プラントモデルにおける演算に用いる係数が出力される。そしてこの際に、係数出力モデルでは、プラントモデルにおいて算出される制御量の予測値を内燃機関の運転条件に応じて連続的に変化させるための係数が、機関回転数および燃料噴射量を入力パラメータとしてリニアに出力される。このため、本発明によれば、プラントモデルを用いて内燃機関の制御量の予測値を連続的に出力することができるので、該予測値を用いるアクチュエータの制御性が悪化する事態を有効に抑制することができる。   According to the first invention, in the plant model, the predicted value of the control amount of the internal combustion engine is output with the control amount of the actuator as an input parameter. In the coefficient output model, a coefficient used for calculation in the plant model is output. At this time, in the coefficient output model, the coefficient for continuously changing the predicted value of the control amount calculated in the plant model according to the operating condition of the internal combustion engine is the input parameter of the engine speed and the fuel injection amount. Is output linearly. For this reason, according to the present invention, the predicted value of the control amount of the internal combustion engine can be continuously output using the plant model, so that the situation in which the controllability of the actuator using the predicted value deteriorates is effectively suppressed. can do.

第2の発明によれば、プラントモデルは、EGRバルブの開度、可変ノズル型ターボ過給機の可変ノズル開度、および排気絞り弁の開度を入力パラメータとして、過給圧およびEGR率の少なくとも何れかの予測値を出力するモデルとして構成されている。このため、本発明によれば、過給圧および/またはEGR率の予測値が連続的に変化することとなるので、これらの値に応じて制御量が決定されるEGRバルブ開度、可変ノズル開度、および排気絞り弁の開度の制御性を有効に向上させることができる。   According to the second aspect of the invention, the plant model uses the opening of the EGR valve, the variable nozzle of the variable nozzle turbocharger, and the opening of the exhaust throttle valve as input parameters. The model is configured to output at least one predicted value. For this reason, according to the present invention, the predicted value of the supercharging pressure and / or the EGR rate changes continuously, and therefore, the EGR valve opening degree, the variable nozzle, and the control amount are determined according to these values. The controllability of the opening and the opening of the exhaust throttle valve can be improved effectively.

本発明の実施の形態としての内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the internal combustion engine system as embodiment of this invention. 従来のモデルベース制御の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the conventional model base control. 運転条件に応じて分割された領域の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the area | region divided | segmented according to the driving | running condition. プラントモデルの予測値の不連続性について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the discontinuity of the predicted value of a plant model. 本発明の実施の形態1のモデル構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the model structure of Embodiment 1 of this invention. プラントモデルの予測値の連続性について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the continuity of the predicted value of a plant model.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態としての内燃機関システムの概略構成を説明するための図である。図1に示すとおり、本実施の形態のシステムは、複数気筒(図1では4気筒)を有する4サイクルのディーゼル機関10を備えている。ディーゼル機関10は車両に搭載され、その動力源とされているものとする。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of an internal combustion engine system as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes a four-cycle diesel engine 10 having a plurality of cylinders (four cylinders in FIG. 1). It is assumed that the diesel engine 10 is mounted on a vehicle and used as a power source.

以下、本実施形態では、本発明をディーゼル機関(圧縮着火内燃機関)の制御に適用した場合について説明するが、本発明はディーゼル機関に限定されるものではなく、ガソリン機関(火花点火内燃機関)、その他の各種の内燃機関の制御に適用することが可能である。   Hereinafter, although this embodiment demonstrates the case where this invention is applied to control of a diesel engine (compression ignition internal combustion engine), this invention is not limited to a diesel engine, A gasoline engine (spark ignition internal combustion engine) It can be applied to control of various other internal combustion engines.

ディーゼル機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するためのインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。図示しない燃料タンク内の燃料は、サプライポンプ16によって所定の燃圧まで加圧されて、コモンレール14内に蓄えられ、コモンレール14から各インジェクタ12に供給される。また、ディーゼル機関10の排気通路18は、排気マニホールド20により枝分かれして、各気筒の排気ポート(図示せず)に接続されている。   Each cylinder of the diesel engine 10 is provided with an injector 12 for directly injecting fuel into the cylinder. The injectors 12 of each cylinder are connected to a common common rail 14. Fuel in a fuel tank (not shown) is pressurized to a predetermined fuel pressure by a supply pump 16, stored in the common rail 14, and supplied from the common rail 14 to each injector 12. Further, the exhaust passage 18 of the diesel engine 10 is branched by an exhaust manifold 20 and connected to an exhaust port (not shown) of each cylinder.

ディーゼル機関10は、可変ノズル型のターボ過給機24を備えている。ターボ過給機24は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン24aと、タービン24aと一体的に連結され、タービン24aに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるコンプレッサ24bとを有している。更に、ターボ過給機24は、タービン24aに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズル(VN)24cを有している。   The diesel engine 10 includes a variable nozzle type turbocharger 24. The turbocharger 24 includes a turbine 24a that is operated by the exhaust energy of the exhaust gas, and a compressor 24b that is integrally connected to the turbine 24a and is rotationally driven by the exhaust energy of the exhaust gas that is input to the turbine 24a. ing. Further, the turbocharger 24 has a variable nozzle (VN) 24c for adjusting the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine 24a.

可変ノズル24cは、図示省略するアクチュエータ(例えば、電動モータ)によって開閉動作可能になっている。可変ノズル24cの開度(以下、「VN開度」と称する)を小さくすると、タービン24aの入口面積が小さくなり、タービン24aに吹き付けられる排気ガスの流速を速くすることができる。その結果、コンプレッサ24bおよびタービン24aの回転数(以下、「ターボ回転数」と称する)が上昇するので、過給圧を上昇させることができる。逆に、VN開度を大きくすると、タービン24aの入口面積が大きくなり、タービン24aに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなる。その結果、ターボ回転数が降下するので、過給圧を低下させることができる。   The variable nozzle 24c can be opened and closed by an actuator (for example, an electric motor) not shown. When the opening of the variable nozzle 24c (hereinafter referred to as “VN opening”) is reduced, the inlet area of the turbine 24a is reduced, and the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 24a can be increased. As a result, the rotational speeds of the compressor 24b and the turbine 24a (hereinafter referred to as “turbo rotational speed”) are increased, so that the supercharging pressure can be increased. Conversely, when the VN opening is increased, the inlet area of the turbine 24a is increased, and the flow rate of the exhaust gas blown to the turbine 24a is decreased. As a result, the turbo rotation speed decreases, so that the supercharging pressure can be reduced.

ターボ過給機24のタービン24aは、排気通路18の途中に配置されている。タービン24aよりも下流側の排気通路18には、排気ガスを浄化するための後処理装置26が設けられている。後処理装置26としては、例えば、酸化触媒、NOx触媒、DPF(Diesel Particulate Filter)、DPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)等を用いることができる。   The turbine 24 a of the turbocharger 24 is disposed in the middle of the exhaust passage 18. A post-treatment device 26 for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage 18 on the downstream side of the turbine 24a. As the post-processing device 26, for example, an oxidation catalyst, a NOx catalyst, a DPF (Diesel Particulate Filter), a DPNR (Diesel Particulate-NOx-Reduction system), or the like can be used.

ディーゼル機関10の吸気通路28の入口付近には、エアクリーナ30が設けられている。エアクリーナ30を通って吸入された空気は、ターボ過給機24のコンプレッサ24
bで圧縮された後、インタークーラ32で冷却される。インタークーラ32を通過した吸入空気は、吸気マニホールド34により各気筒の吸気ポート(図示せず)に分配される。
An air cleaner 30 is provided near the inlet of the intake passage 28 of the diesel engine 10. The air sucked through the air cleaner 30 is supplied to the compressor 24 of the turbocharger 24.
After being compressed by b, it is cooled by the intercooler 32. The intake air that has passed through the intercooler 32 is distributed by an intake manifold 34 to intake ports (not shown) of each cylinder.

吸気通路28におけるインタークーラ32と吸気マニホールド34との間には、吸気絞り弁36が設置されている。吸気絞り弁36は、図示省略するアクチュエータによって電気的に開閉自在に構成されている。また、吸気通路28におけるエアクリーナ30の下流近傍には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ52が設置されている。   An intake throttle valve 36 is installed between the intercooler 32 and the intake manifold 34 in the intake passage 28. The intake throttle valve 36 is configured to be electrically opened and closed by an actuator (not shown). An air flow meter 52 for detecting the amount of intake air is installed in the intake passage 28 near the downstream of the air cleaner 30.

吸気通路28における吸気マニホールド34近傍には、EGR(Exhaust Gas Recirculation)通路40の一端が接続されている。EGR通路40の他端は、排気通路18における排気マニホールド20近傍に接続されている。本システムでは、このEGR通路40を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路28へ還流させること、つまり外部EGRを行うことができる。   One end of an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 40 is connected to the vicinity of the intake manifold 34 in the intake passage 28. The other end of the EGR passage 40 is connected to the vicinity of the exhaust manifold 20 in the exhaust passage 18. In the present system, a part of the exhaust gas (burned gas) can be recirculated to the intake passage 28 through the EGR passage 40, that is, external EGR can be performed.

EGR通路40の途中には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラ42が設けられている。EGR通路40におけるEGRクーラ42下流には、EGRバルブ44が設けられている。このEGRバルブ44の開度(以下、「EGRバルブ開度」と称する)を変化させることにより、EGR通路40を通る排気ガス量、すなわちEGR量を調整することができる。   An EGR cooler 42 for cooling the EGR gas is provided in the middle of the EGR passage 40. An EGR valve 44 is provided downstream of the EGR cooler 42 in the EGR passage 40. By changing the opening of the EGR valve 44 (hereinafter referred to as “EGR valve opening”), the amount of exhaust gas passing through the EGR passage 40, that is, the EGR amount can be adjusted.

本実施の形態のシステムは、図1に示すとおり、ECU(Electronic Control Unit)50を備えている。ECU50の入力部には、上述したエアフローメータ52の他、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するためのアクセルポジションセンサ60、ディーゼル機関10のクランク角度を検出するためのクランク角センサ62等、ディーゼル機関10を制御するための各種センサが接続されている。また、ECU50の出力部には、上述したインジェクタ12、吸気絞り弁36、EGRバルブ44、ターボ過給機24の他、ディーゼル機関10を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU50は、入力された各種の情報に基づいて、所定のプログラムに従って各機器を駆動する。   The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 50 as shown in FIG. In addition to the air flow meter 52 described above, the input portion of the ECU 50 includes an accelerator position sensor 60 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening), and a crank angle sensor 62 for detecting the crank angle of the diesel engine 10. Various sensors for controlling the diesel engine 10 are connected. In addition to the injector 12, the intake throttle valve 36, the EGR valve 44, and the turbocharger 24, various actuators for controlling the diesel engine 10 are connected to the output unit of the ECU 50. The ECU 50 drives each device in accordance with a predetermined program based on various types of input information.

[実施の形態の1動作]
次に、本実施の形態1の動作について説明する。上述したとおり、本実施の形態にかかる内燃機関10は、その動作を制御するためのアクチュエータとして、インジェクタ12、吸気絞り弁36、EGRバルブ44、ターボ過給機24の他、内燃機関10を制御するための各種アクチュエータを備えている。本実施の形態の制御装置は、いわゆるモデルベース制御によって内燃機関を制御するものであり、プラントモデルによる予測を多用して制御状態を推定し、上述した種々のアクチュエータの制御量を決定する。
[One Operation of Embodiment]
Next, the operation of the first embodiment will be described. As described above, the internal combustion engine 10 according to the present embodiment controls the internal combustion engine 10 in addition to the injector 12, the intake throttle valve 36, the EGR valve 44, and the turbocharger 24 as actuators for controlling the operation thereof. Various actuators are provided for this purpose. The control device according to the present embodiment controls the internal combustion engine by so-called model-based control. The control state is estimated using a lot of prediction by a plant model, and the control amounts of the various actuators described above are determined.

先ず、図1に示す本実施の形態1のシステムに従来のモデルベース制御を適用した場合の一例について説明する。図2は、従来のモデルベース制御の概要を説明するための図である。この図に示すとおり、プラントモデル501には、各種アクチュエータの制御量として、EGRバルブ44の開度(EGRバルブ開度)、可変ノズル24cの開度(VN開度)および吸気絞り弁36の開度(以下、「スロットル開度」と称する)が入力され、過給圧、EGR率等の予測値が出力される。   First, an example in which conventional model-based control is applied to the system of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining an overview of conventional model-based control. As shown in this figure, in the plant model 501, as the control amounts of various actuators, the opening degree of the EGR valve 44 (EGR valve opening degree), the opening degree of the variable nozzle 24c (VN opening degree), and the intake throttle valve 36 open. Degree (hereinafter referred to as “throttle opening”) is input, and predicted values such as a supercharging pressure and an EGR rate are output.

ここで、図2に示すモデルベース制御を内燃機関へ適用するためには、プラントモデルの同定が必要となる。そこで、従来の技術では、運転条件における時定数等の差異による精度悪化を回避すべく、運転条件に応じて領域を複数に分割し、それぞれの領域毎にモデルの同定を行うこととしている。図3は、運転条件に応じて分割された領域の一例を説明するための図である。この図に示す例では、機関回転数および燃料噴射量に応じて、その領域が6つに分割されている。一例として、領域1および2において同定されたプラントモデルの多項式を以下に示す。   Here, in order to apply the model base control shown in FIG. 2 to the internal combustion engine, it is necessary to identify the plant model. Therefore, in the conventional technique, in order to avoid deterioration in accuracy due to a difference in time constant or the like in the operating conditions, the area is divided into a plurality of areas according to the operating conditions, and the model is identified for each area. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a region divided according to the operating conditions. In the example shown in this figure, the region is divided into six according to the engine speed and the fuel injection amount. As an example, the polynomial of the plant model identified in regions 1 and 2 is shown below.

Figure 2013050045
Figure 2013050045

尚、上式(1)は領域1のプラントモデルを、上式(2)は領域2のプラントモデルを、それぞれ示している。また、θ1〜8は領域1におけるモデル係数(固定値)を、θ9〜16は領域2におけるモデル係数(固定値)を、uはEGRバルブ開度、VN開度等のモデル入力パラメータを、yはEGR率、過給圧等のモデル出力(予測値)を、それぞれ示している。 The above equation (1) represents the plant model in region 1, and the above equation (2) represents the plant model in region 2. Θ 1-8 is a model coefficient (fixed value) in region 1, θ 9-16 is a model coefficient (fixed value) in region 2, u is a model input parameter such as EGR valve opening, VN opening, and the like. , Y respectively indicate model outputs (predicted values) such as EGR rate and supercharging pressure.

上式(1)、(2)に示すとおり、分割された領域毎にモデルを同定すると、モデルの多項式は領域毎に異なるものとなる。このため、運転条件が複数の領域間を跨ぐ場合においては、プラントモデルから出力される予測値に不連続が発生してしまい、当該予測値を用いるアクチュエータの制御性が悪化してしまうことが想定される。このことを、図4を参照して詳細に説明する。   As shown in the above formulas (1) and (2), when a model is identified for each divided area, the polynomial of the model is different for each area. For this reason, it is assumed that when the operating condition is across a plurality of regions, discontinuity occurs in the predicted value output from the plant model, and the controllability of the actuator using the predicted value is deteriorated. Is done. This will be described in detail with reference to FIG.

図4は、プラントモデルの予測値の不連続性について説明するための図である。尚、この図中の(a)、(b)、(c)および(d)は、車速、プラントモデルの領域、モデル出力値(過給圧予測値)および制御量としてのVN開度の時間変化をそれぞれ示している。図4中の(a)に示すように車速が上昇した場合、機関回転数および燃料噴射量が変化するため、プラントモデルの領域が時間とともに領域1から2、3へと移行する(図4中の(b)参照)。この場合、プラントモデルの出力値である過給圧予測値は、図4中の(c)に示すとおり、領域が他の領域へ移行するタイミングで不連続になってしまう。VN開度の制御量はプラントモデルから出力された過給圧予測値に基づいて設定される。このため、過給圧予測値が不連続になると、図4中の(d)に示すとおり、VN開度に急峻な変化が生じてしまい、制御性が悪化するという問題がある。   FIG. 4 is a diagram for explaining discontinuity of predicted values of the plant model. In this figure, (a), (b), (c) and (d) are vehicle speed, plant model area, model output value (predicted boost pressure value), and time of VN opening as a controlled variable. Each change is shown. When the vehicle speed increases as shown in FIG. 4A, the engine speed and the fuel injection amount change, so that the area of the plant model shifts from areas 1 to 2 and 3 with time (in FIG. 4). (See (b)). In this case, the boost pressure predicted value that is the output value of the plant model becomes discontinuous at the timing when the region shifts to another region, as shown in (c) of FIG. The control amount of the VN opening is set based on the predicted supercharging pressure output from the plant model. For this reason, when the supercharging pressure prediction value becomes discontinuous, as shown in FIG. 4D, a sharp change occurs in the VN opening, and there is a problem that the controllability deteriorates.

そこで、本実施の形態1のシステムでは、図5に示すプラントモデルを用いることとする。図5は、本発明の実施の形態1のモデル構成を説明するための図である。この図に示すとおり、本発明の実施の形態1のモデル構成では、領域毎にプラントモデルを同定するのではなく、全運転条件共通のプラントモデル502を構成することとする。そして、運転条件を入力としてプラントモデル502の各項の係数θ1〜n(nはプラントモデル502の項数)を出力する係数出力モデル504を構成することとする。具体的には、プラントモデル502は、例えば次式(3)に示すような多項式で表すことができる。 Therefore, in the system according to the first embodiment, the plant model shown in FIG. 5 is used. FIG. 5 is a diagram for explaining a model configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in this figure, in the model configuration of the first embodiment of the present invention, a plant model 502 common to all operating conditions is configured instead of identifying a plant model for each region. Then, a coefficient output model 504 that outputs the coefficients θ 1 to n (n is the number of terms of the plant model 502) of each term of the plant model 502 with the operation condition as an input is configured. Specifically, the plant model 502 can be expressed by a polynomial as shown in the following equation (3), for example.

Figure 2013050045
Figure 2013050045

尚、上式(3)において、θはプラントモデル502の各項のモデル係数を、uはEGRバルブ開度、スロットル開度、VN開度等のモデル入力パラメータを、yはEGR率、過給圧等のモデル出力を、それぞれ示している。上式(3)に使用されるモデル係数θは、係数出力モデル504により出力される。具体的には、係数出力モデル504には、クランク角センサ62により検出される機関回転数およびインジェクタ12から噴射される燃料噴射量が入力される。係数出力モデル504は、入力された運転条件を用いて例えば多項式演算等を行うことにより、上式(3)においてモデル出力yが連続的に変化するためのモデル係数θ1〜n(nはプラントモデルの項数)を出力する。 In the above equation (3), θ is a model coefficient of each term of the plant model 502, u is a model input parameter such as EGR valve opening, throttle opening, VN opening, etc., y is an EGR rate, supercharging The model output such as pressure is shown respectively. The model coefficient θ used in the above equation (3) is output by the coefficient output model 504. Specifically, the engine output detected by the crank angle sensor 62 and the fuel injection amount injected from the injector 12 are input to the coefficient output model 504. The coefficient output model 504 is a model coefficient θ 1 to n (n is a plant constant ) for continuously changing the model output y in the above equation (3) by performing, for example, polynomial calculation using the input operating conditions. Output the number of terms in the model).

図6は、プラントモデルの予測値の連続性について説明するための図である。尚、この図中の(a)、(b)および(c)は、車速、モデル出力値(過給圧予測値)および制御量としてのVN開度の時間変化をそれぞれ示している。図6中の(a)に示すように車速が上昇した場合、機関回転数および燃料噴射量は、車速の上昇に応じて変化する。この場合、係数出力モデル504ではモデル出力が連続的に変化するためのモデル係数θが出力されて、プラントモデル502へ入力される。このため、図6中の(b)に示すように、プラントモデルの出力値である過給圧の予測値は、運転条件の変化に応じて連続的に変化する。上述したとおり、VN開度の制御量はプラントモデルから出力された過給圧予測値に基づいて設定される。このため、VN開度は、図6中の(c)に示すとおり、急峻な変化が生じることなく連続的に変化する。   FIG. 6 is a diagram for explaining the continuity of predicted values of the plant model. In addition, (a), (b), and (c) in this figure have each shown the time change of the vehicle speed, the model output value (supercharging pressure predicted value), and the VN opening degree as a controlled variable. When the vehicle speed increases as shown in FIG. 6A, the engine speed and the fuel injection amount change according to the increase in the vehicle speed. In this case, in the coefficient output model 504, a model coefficient θ for continuously changing the model output is output and input to the plant model 502. For this reason, as shown in (b) in FIG. 6, the predicted value of the supercharging pressure, which is the output value of the plant model, continuously changes according to changes in the operating conditions. As described above, the control amount of the VN opening is set based on the predicted boost pressure output from the plant model. For this reason, the VN opening degree changes continuously without causing a steep change, as shown in FIG.

以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、全運転条件共通のプラントモデル502が構成されるとともに、連続的なモデル出力(予測値)を得るためのモデル係数θが係数出力モデル504からリニアに出力される。これにより、プラントモデル502を用いてディーゼル機関10の制御量の予測値を連続的に出力することができるので、該予測値を用いるアクチュエータの制御性が悪化する事態を有効に抑制することができる。   As described above, according to the system of the present embodiment, the plant model 502 common to all operating conditions is configured, and the model coefficient θ for obtaining a continuous model output (predicted value) is the coefficient output model 504. Is output linearly. Thereby, since the predicted value of the controlled variable of the diesel engine 10 can be continuously output using the plant model 502, the situation where the controllability of the actuator using the predicted value is deteriorated can be effectively suppressed. .

ところで、上述した実施の形態1においては、プラントモデル502への入力パラメータとして、EGRバルブ開度、スロットル開度、VN開度を用いることとしているが、使用可能な値はこれらに限られず、他の入力パラメータを用いることとしてもよい。また、プラントモデル502のモデル構造に関しても、上式(3)に示す多項式に限られず、他の多項式やRBF関数等で構築することとしてもよい。   In the first embodiment described above, the EGR valve opening, the throttle opening, and the VN opening are used as the input parameters to the plant model 502. However, usable values are not limited to these. The input parameters may be used. Further, the model structure of the plant model 502 is not limited to the polynomial shown in the above equation (3), and may be constructed by other polynomials, RBF functions, or the like.

尚、上述した実施の形態1においては、ECU50が前記第1の発明における「制御部」に相当しているとともに、ECU50が、上記ステップ100および102の処理を実行することにより、前記第1および第2の発明における「取得手段」が、上記ステップ104〜108処理を実行することにより、前記第1の発明における「選択手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 50 corresponds to the “control unit” in the first aspect of the invention, and the ECU 50 executes the processing of steps 100 and 102 described above, thereby The “acquisition means” in the second invention realizes the “selection means” in the first invention by executing the steps 104 to 108 described above.

10 ディーゼル機関(エンジン)
12 インジェクタ
18 排気通路
24 可変ノズル型ターボ過給機
24c 可変ノズル
28 吸気通路
36 吸気絞り弁
40 EGR通路
44 EGRバルブ
50 ECU(Electronic Control Unit)
502 プラントモデル
504 係数出力モデル
62 クランク角センサ
10 Diesel engine (engine)
12 Injector 18 Exhaust passage 24 Variable nozzle turbocharger 24c Variable nozzle 28 Intake passage 36 Intake throttle valve 40 EGR passage 44 EGR valve 50 ECU (Electronic Control Unit)
502 Plant model 504 Coefficient output model 62 Crank angle sensor

Claims (2)

内燃機関を制御するアクチュエータの制御量を入力パラメータとして、前記内燃機関の制御量の予測値を出力するプラントモデルと、
前記プラントモデルの演算に用いる係数を出力する係数出力モデルと、を備え、
前記係数出力モデルは、前記プラントモデルから出力される予測値を前記内燃機関の運転条件の変化に応じて連続的に変化させるための前記係数を、前記内燃機関の機関回転数および燃料噴射量を入力パラメータとしてリニアに出力するモデルであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A plant model that outputs a predicted value of the control amount of the internal combustion engine, with the control amount of an actuator that controls the internal combustion engine as an input parameter;
A coefficient output model for outputting a coefficient used for the calculation of the plant model,
In the coefficient output model, the coefficient for continuously changing the predicted value output from the plant model in accordance with the change in the operating condition of the internal combustion engine, the engine speed and the fuel injection amount of the internal combustion engine are set. A control apparatus for an internal combustion engine, characterized by being a model that outputs linearly as an input parameter.
前記内燃機関は、前記アクチュエータとしてEGRバルブ、可変ノズル型ターボ過給機、および排気絞り弁を備えたディーゼル機関として構成されており、
前記プラントモデルは、前記EGRバルブの開度、前記可変ノズル型ターボ過給機の可変ノズル開度、および前記排気絞り弁の開度を入力パラメータとして、過給圧およびEGR率の少なくとも何れかの予測値を出力するモデルであることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The internal combustion engine is configured as a diesel engine including an EGR valve, a variable nozzle turbocharger, and an exhaust throttle valve as the actuator.
The plant model has at least one of a supercharging pressure and an EGR rate with the opening of the EGR valve, the variable nozzle of the variable nozzle turbocharger, and the opening of the exhaust throttle valve as input parameters. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control apparatus is a model that outputs a predicted value.
JP2011187233A 2011-08-30 2011-08-30 Internal combustion engine control device Withdrawn JP2013050045A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011187233A JP2013050045A (en) 2011-08-30 2011-08-30 Internal combustion engine control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011187233A JP2013050045A (en) 2011-08-30 2011-08-30 Internal combustion engine control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013050045A true JP2013050045A (en) 2013-03-14

Family

ID=48012275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011187233A Withdrawn JP2013050045A (en) 2011-08-30 2011-08-30 Internal combustion engine control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013050045A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8855894B2 (en) Exhaust temperature and pressure modeling systems and methods
JP5187123B2 (en) Control device for internal combustion engine
CN105189985B (en) Diesel engine and its control method
JP5953918B2 (en) Internal combustion engine and control method thereof
JP2009121381A (en) EGR device abnormality determination device
JP2013060914A (en) Control device of internal combustion engine
EP2211044B1 (en) EGR controller and EGR control method for internal combustion engine
JP4911432B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6001497B2 (en) Intake device for internal combustion engine
JP4736969B2 (en) Diesel engine control device
JP2010168954A (en) Control device for internal combustion engine
JP2013050045A (en) Internal combustion engine control device
JP2019203435A (en) Control device of engine
US9719432B2 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP2007303380A (en) Exhaust control device for internal combustion engine
JP2015206307A (en) Control device for internal combustion engine
JP6913624B2 (en) Internal combustion engine control method
JP4710729B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6006078B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2019094854A (en) Control device of internal combustion engine
JP2020002905A (en) Control device of internal combustion engine
JP7468383B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4982712B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2010127238A (en) Control device for internal combustion engine
JP4818341B2 (en) Control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141104