用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统技术方案

本申请涉及一种用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统。其中该进气温度估计系统包括：绝热压缩进气温度计算单元，该绝热压缩进气温度计算单元基于压缩之前的进气温度、压缩之前的进气压力以及压缩之后的进气压力来计算绝热压缩进气温度；以及估计进气温度计算单元，该估计进气温度计算单元计算估计进气温度。估计进气温度计算单元响应于压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量来可变地设置函数的系数，使得在变化量大时估计进气温度对绝热压缩进气温度的跟随性高于在变化量小时估计进气温度到绝热压缩进气温度的跟随性。

Intake temperature estimation system for a turbocharged engine

The present application relates to an intake temperature estimation system for a turbocharged engine. The air temperature estimation system includes a calculation unit compression inlet temperature adiabatic, inlet pressure after the adiabatic compression inlet temperature calculation unit inlet pressure before the inlet temperature, compression and compression before compression based on the calculated adiabatic compression inlet temperature; and the estimating unit calculates the inlet temperature, the inlet temperature calculation unit calculates the estimated intake estimates temperature. The variation of estimated intake pressure calculation unit in response to a compressed air inlet temperature per unit time variable setting function coefficient, the estimation of inlet temperature on the following adiabatic compression inlet temperature is higher than the estimated following the intake air temperature to adiabatic compression inlet temperature changes in the amount of hours changes in large quantity.

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统
本专利技术涉及进气温度估计系统，该进气温度估计系统适用于包括对进气进行压缩并且将经压缩的进气供应给燃烧室的压缩机的涡轮增压发动机，并且该进气温度估计系统对由压缩机压缩之后的进气的温度进行估计。
技术介绍
大多数发动机，例如车载发动机都设置有空气流量计和外部空气温度传感器。空气流量计检测进气通道中的进气的体积流量。外部空气温度传感器检测带到进气通道中的外部空气的温度。根据空气流量计和外部空气温度传感器的检测结果来获得引入燃烧室中的进气的质量，即流入气缸的空气量。另一方面，在包括对进气进行压缩并且将经压缩的进气供应给燃烧室的压缩机的涡轮增压发动机中，进气的温度随着进气由压缩机压缩而升高。随着进气的温度升高，进气的密度减小。为此，在涡轮增压发动机中，为了准确地估计流入气缸的空气量，需要获取由压缩机压缩之后的进气的温度。传统上，已知在日本专利申请公开No.03-229952(JP03-229952A)中被描述为进气温度估计系统的系统，该系统对被涡轮增压发动机中的压缩机压缩之后的进气的温度进行估计。在JP03-229952A描述的系统中，根据由压缩机压缩之前的进气压力和进气温度以及由压缩机压缩之后的进气压力来获得绝热压缩进气温度，该进气温度是在绝热状态下由压缩机压缩之后的理论进气温度。使用基于压缩之后的进气压力和发动机旋转速度而设置的校正系数，响应于由于发动机负载和发动机旋转速度的影响引起的进气温度的改变，校正绝热压缩进气温度。因此，获得了压缩之后的进气温度的估计值(估计的进气温度)。
技术实现思路
顺便提及，在压缩机中的对进气的实际压缩不是在绝热状态下进行的，并且由于例如与外部部件(进气管等)的热交换，关于压缩之后的进气压力的变化的进气温度的变化存在应答延迟。为此，在其中压缩之后的进气压力改变的转变期间，绝热压缩进气温度偏离实际进气温度。然而，在现有的用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统中，未考虑与这样的外部部件的热交换，因此存在关于在转变期间的估计进气温度的误差的关注。当然，如果建立了在涡轮增压发动机的进气系统中的进气行为的精确物理模型，然后通过使用该物理模型来再现进气行为，则可以以高准确度估计由压缩机压缩之后的进气温度。然而，建立这样的物理模型需要非常大量的时间和努力，并且使用这样的物理模型来估计进气温度需要大量的计算。本专利技术提供了一种用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统，其能够通过简单计算来准确地估计由压缩机压缩之后的进气温度。本专利技术的一个方面提供了用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统。进气温度估计系统适用于包括压缩机的涡轮增压发动机并且对由压缩机压缩之后的进气的温度进行估计，其中，所述压缩机对进气进行压缩并且将经压缩的进气供应给燃烧室。进气温度估计系统包括绝热压缩进气温度计算单元。绝热压缩进气温度计算单元基于压缩之前的进气温度、压缩之前的进气压力以及压缩之后的进气压力来计算在绝热状态下由压缩机压缩之后的进气温度作为绝热压缩进气温度。压缩之前的进气温度是由压缩机压缩之前的进气的温度。压缩之前的进气压力是由压缩机压缩之前的进气的压力。压缩之后的进气压力是由压缩机压缩之后的进气的压力。由于与外部部件例如进气管的热交换的影响，相对于由压缩机压缩之后的进气压力的变化，实际的压缩之后的进气温度相比绝热压缩进气温度延迟变化。在外部部件与进气之间的温度差为常数的情况下，外部部件与进气之间的热交换量与时间成比例地增加。为此，即使当压缩之后的进气压力的变化量相同时，在短时间内发生变化的情况下实际的压缩之后的进气温度相比于绝热压缩进气温度的变化的延迟短于在延长的时段内发生变化的情况下的延迟。也就是说，当压缩之后的进气压力的变化很急剧时，压缩之后的进气温度相比于绝热压缩进气温度的延迟较小，并且当压缩之后的进气压力的变化很缓慢时，该延迟较大。因此，延迟不能被简单地表示为一阶滞后模型。另一方面，用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统包括估计进气温度计算单元，其使用以下函数来计算估计进气温度：该函数关于绝热压缩进气温度返回一阶滞后值。估计进气温度是由压缩机压缩之后的进气温度的估计值。如果将函数直接用于计算，则所计算的估计进气温度是关于绝热压缩进气温度的一阶滞后值。为此，在转变期间，估计进气温度从实际的压缩之后的进气温度偏离。在这方面，在用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统中的估计进气温度计算单元响应于压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量来可变地设置函数的系数，使得在变化量大时估计进气温度对绝热压缩进气温度的跟随性高于在变化量小时估计进气温度对绝热压缩进气温度的跟随性。当压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量大时，也就是说，当压缩之后的进气压力的变化急剧时，以这种方式计算的估计进气温度相比于绝热压缩进气温度的延迟较小。当压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量小时，也就是说，当压缩之后的进气压力的变化缓和时，相比于绝热压缩进气温度的延迟较大。因此，除了上述实际的压缩之后的进气温度之外，由估计进气温度计算单元以这样的方式计算的估计进气温度相比于绝热压缩进气温度的延迟也根据压缩之后的进气压力的变化是缓和还是急剧而变化。此外，由估计进气温度计算单元用于计算的函数是表示一阶滞后模型的简单函数，并且该函数的系数仅随着压缩之后的进气压力的急剧或缓和变化而相应地变化。因此，使用用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统，可以通过简单计算来准确地估计由压缩机压缩之后的进气温度。顺便提及，由于如上所述压缩之后的进气温度相比于压缩之后的进气压力而延迟变化，因此，随着压缩之后的进气压力的变化的压缩之后的进气温度的变化即使在压缩之后的进气压力的变化已收敛之后也继续。为此，如果估计进气温度对绝热压缩进气温度的跟随性在压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量减小时立即减小，则估计进气温度的变化会比实际的压缩之后的进气温度的变化延迟更多。相比之下，当系数随着压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量的减小而变化时，在用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统中的估计进气温度计算单元可以在执行防护处理的同时计算估计进气温度，该防护处理是将系数的每单位时间的变化量限制到规定的防护值或限制到规定的防护值以下的处理。当这样的防护处理被执行时，估计进气温度对绝热压缩进气温度的高跟随性即使在压缩之后的进气压力的急剧变化收敛之后也会持续一段时间。因此，可以减小上述估计进气温度的延迟。如果作为上述防护处理的结果，即使在压缩之后的进气压力的变化收敛之后对系数的变化的限制也继续，则计算的估计进气温度可以收敛至在早于实际的压缩之后的进气温度的压缩之后的进气压力变化后的值。在这种情况下，估计进气温度计算单元可以通过设置防护值、使得当压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量大时的防护值小于当变化量小时的防护值，执行防护处理。使用该配置，压缩之后的进气压力的变化朝向收敛行进，并且通过防护处理对系数的变化量的限制随着压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量减小而更松。为此，响应于压缩之后的进气压力的变化的收敛，可以通过防护处理更快速地取消对系数的变化量的限制。另一方面，通常，在涡轮增压发动机加速时压缩之后的进气压力的增大比在涡轮增压发动机减速时压缩之后的进气压力的减小花费本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统，所述涡轮增压发动机设置有压缩机，所述压缩机被配置成对进气进行压缩并且将经压缩的进气供应给燃烧室，所述进气温度估计系统包括：电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：i)基于压缩之前的进气温度、压缩之前的进气压力以及压缩之后的进气压力来计算绝热压缩进气温度，所述压缩之前的进气温度是由所述压缩机压缩之前的进气的温度，所述压缩之前的进气压力是由所述压缩机压缩之前的进气的压力，所述压缩之后的进气压力是由所述压缩机压缩之后的进气的压力，所述绝热压缩进气温度是在绝热状态下由所述压缩机压缩之后的进气的温度，ii)使用关于所述绝热压缩进气温度返回一阶滞后值的函数计算出估计进气温度，所述估计进气温度是由所述压缩机压缩之后的进气温度的估计值，以及iii)可变地设置所述函数的系数，使得在所述压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量大时所述估计进气温度对所述绝热压缩进气温度的跟随性高于在所述压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量小时所述估计进气温度对所述绝热压缩进气温度的跟随性。

【技术特征摘要】
2016.02.16 JP 2016-0268731.一种用于涡轮增压发动机的进气温度估计系统，所述涡轮增压发动机设置有压缩机，所述压缩机被配置成对进气进行压缩并且将经压缩的进气供应给燃烧室，所述进气温度估计系统包括：电子控制单元，所述电子控制单元被配置成：i)基于压缩之前的进气温度、压缩之前的进气压力以及压缩之后的进气压力来计算绝热压缩进气温度，所述压缩之前的进气温度是由所述压缩机压缩之前的进气的温度，所述压缩之前的进气压力是由所述压缩机压缩之前的进气的压力，所述压缩之后的进气压力是由所述压缩机压缩之后的进气的压力，所述绝热压缩进气温度是在绝热状态下由所述压缩机压缩之后的进气的温度，ii)使用关于所述绝热压缩进气温度返回一阶滞后值的函数计算出估计进气温度，所述估计进气温度是由所述压缩机压缩之后的进气温度的估计值，以及iii)可变地设置所述函数的系数，使得在所述压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量大时所述估计进气温度对所述绝热压缩进气温度的跟随性高于在所述压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量小时所述估计进气温度对所述绝热压缩进气温度的跟随性。2.根据权利要求1所述的进气温度估计系统，其特征在于，所述电子控制单元被配置成：当所述系数在所述压缩之后的进气压力的每单位时间的变化量减小的情况下变化时，在执行防护处理的同时计算所述估计进气温度，所述防护处理是将...

【专利技术属性】
技术研发人员：上岛启史，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP